摘 ?要：隨著近幾年國(guó)內(nèi)核電工程陸續(xù)開(kāi)工，核電工程建設(shè)單位對(duì)企業(yè)“數(shù)字化轉(zhuǎn)型”需求日趨強(qiáng)烈，加強(qiáng)數(shù)字技術(shù)應(yīng)用提升數(shù)字化水平成為必然選擇，從全周期視角去構(gòu)建項(xiàng)目管理平臺(tái)，讓以BIM、云平臺(tái)及可視化技術(shù)等為代表的數(shù)字技術(shù)在核電安裝工程中得到廣泛應(yīng)用，解決施工過(guò)程中的一系列技術(shù)難題，提高了工程管理水平和勞動(dòng)生產(chǎn)率，為工程質(zhì)量和安全管控提供堅(jiān)實(shí)保障，數(shù)字技術(shù)將成為核電安裝工程創(chuàng)新發(fā)展新動(dòng)能。

關(guān)鍵詞：核電;安裝工程;數(shù)字技術(shù);應(yīng)用研究

中圖分類號(hào)：TP39 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2096-4706（2021）21-0126-04

Abstract： With the continuous commencement of domestic nuclear power engineering in recent years， the demand of nuclear power engineering construction units for “digital transformation” of enterprises is becoming stronger and stronger， strengthening the application of digital technology to improve the level of digitalization has become an inevitable choice， build a project management platform from the perspective of the whole cycle， make digital technology represented by BIM， cloud platform and visualization technology is widely used in nuclear power installation engineering to solve a series of technical difficulties in the construction process， which improves the level of project management and labor productivity， provides a solid guarantee for the project quality and safety control， digital technology will become a new driving force for the innovative development of nuclear power installation engineering.

Keywords： nuclear power; installation engineering; digital technology; application research

0 ?引 ?言

核電工程作為國(guó)家超級(jí)工程，具有投資費(fèi)用高、工程體量大、建設(shè)周期長(zhǎng)、技術(shù)難度大、質(zhì)量和安全管理標(biāo)準(zhǔn)要求高等特點(diǎn)，在工程項(xiàng)目的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、制造、土建、安裝、調(diào)試階段均需投入大量的人力、機(jī)械、物質(zhì)、能源等去保障工程建設(shè)任務(wù)建設(shè)需要，在過(guò)去的幾十年當(dāng)中，我國(guó)一直采用傳統(tǒng)的核電建造模式，建造數(shù)據(jù)信息難以集成和整合，形成核電建造數(shù)據(jù)孤島，核電工程上游設(shè)計(jì)、設(shè)備制造、安裝單位之間因各自業(yè)務(wù)范圍限制和數(shù)據(jù)交互壁壘難以共用同一個(gè)設(shè)計(jì)施工管理平臺(tái)，核電工程建造常以二維圖紙為主，缺少統(tǒng)一的三維建造模型，建造技術(shù)迭代遲緩，隨著我國(guó)資源優(yōu)勢(shì)和人口紅利逐漸褪去，核電行業(yè)需要用新的增長(zhǎng)方式用以提高生產(chǎn)效率，數(shù)字技術(shù)的出現(xiàn)為核電建設(shè)開(kāi)辟了一條康莊大道，以“數(shù)據(jù)”要素為依托，持續(xù)推進(jìn)核電安裝工程數(shù)字化進(jìn)程必將為工程建設(shè)進(jìn)度、質(zhì)量、安全提供保障，實(shí)現(xiàn)企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型目標(biāo)，為企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展注入新動(dòng)能。

1 ?核電安裝工程數(shù)字化建造轉(zhuǎn)型概況

在國(guó)家提出“雙碳”目標(biāo)背景下，我國(guó)能源電力系統(tǒng)清潔化、低碳化轉(zhuǎn)型進(jìn)程要進(jìn)一步加快，核能作為近零排放的清潔能源，將具有更加廣闊的發(fā)展空間。同時(shí)政府工作報(bào)告指出“在確保安全的前提下積極有序發(fā)展核電”，截至2020年底我國(guó)大陸地區(qū)在運(yùn)核電機(jī)組達(dá)到48臺(tái)，總裝機(jī)容量4 988萬(wàn)千瓦，在建核電機(jī)組17臺(tái)以上，裝機(jī)容量1 853萬(wàn)千瓦;到2025年，在運(yùn)核電裝機(jī)達(dá)到7 000萬(wàn)千瓦，在建5 000萬(wàn)千瓦;到2035年，在運(yùn)和在建核電裝機(jī)容量合計(jì)將達(dá)到2億千瓦?！笆奈濉奔爸虚L(zhǎng)期規(guī)劃，核能在我國(guó)清潔能源低碳系統(tǒng)中的定位將更加明確，作用將更加凸顯，核電建設(shè)將按照每年6～8臺(tái)持續(xù)穩(wěn)步推進(jìn)[1]，擬新建機(jī)組數(shù)量如表1所示，這為核電建造企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型帶來(lái)了新的契機(jī)，然而核電建造的經(jīng)濟(jì)性很大程度上決定了核電技術(shù)在電力市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，為此需采用創(chuàng)新性的施工技術(shù)、管理手段，提升建造效率、縮短建造工期。數(shù)字技術(shù)則為核電安裝企業(yè)提升建造經(jīng)濟(jì)性、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力、保障設(shè)計(jì)安全性，提升工程質(zhì)量，保證機(jī)組運(yùn)行安全提供了新動(dòng)能。

2 ?數(shù)字技術(shù)在核電安裝工程建設(shè)領(lǐng)域應(yīng)用現(xiàn)狀及布局

2.1 ?數(shù)字技術(shù)在核電安裝工程領(lǐng)域應(yīng)用現(xiàn)狀分析

當(dāng)前，中國(guó)正在經(jīng)歷一場(chǎng)以物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能為代表的數(shù)字技術(shù)革命，國(guó)內(nèi)大中型建筑企業(yè)紛紛出臺(tái)自身的數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展規(guī)劃，推動(dòng)數(shù)字化“新基建”，將數(shù)字技術(shù)與工程建造深度融合加快新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)化，建設(shè)現(xiàn)代化工程建造體系，數(shù)字技術(shù)逐步成為關(guān)鍵的生產(chǎn)要素之一。在華龍一號(hào)、示范快堆、ITER項(xiàng)目、CAP1400、EPR、CPR1000、高溫氣冷堆等堆型建造上實(shí)現(xiàn)了部分核島三維設(shè)計(jì)與安裝施工協(xié)同。經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)，上述項(xiàng)目多是以二維設(shè)計(jì)圖為基礎(chǔ)繪制的三維模型，上游設(shè)計(jì)單位、設(shè)備制造和安裝單位之間缺少共用的協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)，導(dǎo)致BIM技術(shù)的應(yīng)用范圍和深度受限，雖然解決了施工中的一些技術(shù)和施工邏輯問(wèn)題，但在應(yīng)用深度上還需進(jìn)一步研究探索。在項(xiàng)目管理方面，核電工程建造常采用ENPOWER、NICE、CANPPE2、DCM、P6等專業(yè)管理軟件，上述軟件在專業(yè)功能上表現(xiàn)突出，而在與三維模型集成方面存在不足，難以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互通。在日常使用過(guò)程中，需要人工報(bào)送各類報(bào)表和重復(fù)錄入數(shù)據(jù)，處于數(shù)據(jù)集成、整合及數(shù)據(jù)分析初級(jí)階段，未能發(fā)揮“數(shù)據(jù)”作為生產(chǎn)力倍增器的作用，在業(yè)務(wù)中導(dǎo)致“數(shù)據(jù)”提升管理和生產(chǎn)效能不明顯，為此數(shù)字技術(shù)在核電安裝工程中需從業(yè)務(wù)層梳理，提煉主數(shù)據(jù)、閉環(huán)驗(yàn)證業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，進(jìn)而從數(shù)據(jù)層銜接及邏輯校驗(yàn)，在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一、完整、有效，為深入的數(shù)據(jù)分析及決策提供依據(jù)[2]。

2.2 ?核電安裝工程數(shù)字化建造技術(shù)應(yīng)用布局

分析核電站核島安裝工程建造階段整體布局和建造模式，從項(xiàng)目管理的全周期進(jìn)行數(shù)字技術(shù)應(yīng)用布局，以“先整體規(guī)劃再布局、先研究數(shù)字技術(shù)架構(gòu)后進(jìn)行應(yīng)用，先試驗(yàn)后部署實(shí)施”為原則，結(jié)合核電安裝工程項(xiàng)目需要和數(shù)字技術(shù)行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，完善總體布局和應(yīng)用優(yōu)化，構(gòu)建起項(xiàng)目協(xié)同管理平臺(tái)，如圖1所示。首先解決當(dāng)前急需問(wèn)題，再進(jìn)行細(xì)節(jié)和功能完善，深入研究數(shù)字技術(shù)應(yīng)用效果，逐步提升數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用的效率和效益[3]，新建核電機(jī)組安裝工程項(xiàng)目數(shù)字化技術(shù)采用分階段布局方式，將數(shù)字技術(shù)應(yīng)劃分為項(xiàng)目籌備、實(shí)施、收尾三個(gè)階段。

3 ?數(shù)字建造技術(shù)應(yīng)用

3.1 ?三維設(shè)計(jì)技術(shù)在核電建造中應(yīng)用

三維設(shè)計(jì)技術(shù)作為計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)中的重要一項(xiàng)，代表了世界上工程設(shè)計(jì)技術(shù)的最高水平，是設(shè)計(jì)手段和設(shè)計(jì)方法的革命性變革，最突出的特點(diǎn)是直觀、形象[4]。在國(guó)際上核電發(fā)達(dá)國(guó)家及其企業(yè)，均使用三維設(shè)計(jì)系統(tǒng)作為其為核電設(shè)計(jì)的技術(shù)和設(shè)計(jì)管理手段進(jìn)行核電工程的設(shè)計(jì)和建造。此項(xiàng)技術(shù)大大提高了設(shè)計(jì)管理效率，縮短了設(shè)計(jì)時(shí)間，同時(shí)利用三維模型數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)備制造、工程建造和調(diào)試工作提高了效率降低了工程建造費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)成果的瀏覽和應(yīng)用。我國(guó)在核電工程設(shè)計(jì)中采用BIM技術(shù)進(jìn)行三維設(shè)計(jì)，如圖2所示，集成了建筑工程項(xiàng)目各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型，對(duì)工程項(xiàng)目設(shè)施實(shí)體與功能特性的數(shù)字化表達(dá)[5]，完善的信息模型能夠連接項(xiàng)目生命期不同階段的數(shù)據(jù)、過(guò)程和資源，是對(duì)工程對(duì)象的完整描述，其具有單一工程數(shù)據(jù)源，可解決分布式、工程數(shù)據(jù)之間的一致性和全局共享問(wèn)題，支持建設(shè)項(xiàng)目生命期中動(dòng)態(tài)的工程信息創(chuàng)建、管理和共享。

3.2 ?三維設(shè)計(jì)協(xié)同管理平臺(tái)應(yīng)用與技術(shù)創(chuàng)新

在核電項(xiàng)目不同專業(yè)設(shè)計(jì)全面采用三維設(shè)計(jì)軟件的基礎(chǔ)上，考慮不同專業(yè)、不同階段對(duì)三維模型的需要，采用三維設(shè)計(jì)協(xié)同平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)上、下游專業(yè)設(shè)計(jì)使用的三維設(shè)計(jì)軟件之間的雙向接口關(guān)系，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、建造、管理之間高度協(xié)同的數(shù)字化業(yè)務(wù)模式，促進(jìn)BIM技術(shù)更好的為核電安裝工程服務(wù)。目前，在核電工程建設(shè)過(guò)程中正在以三維設(shè)計(jì)協(xié)同平臺(tái)為依托，逐步完備三維模型信息對(duì)工程對(duì)象進(jìn)行三維幾何信息和拓?fù)潢P(guān)系的描述，還包括完整的工程信息描述以及工程邏輯關(guān)系等，進(jìn)一步加強(qiáng)設(shè)計(jì)、制造、施工間的深度融合，對(duì)工程問(wèn)題進(jìn)行整合、分析、模擬，解決施工過(guò)程中發(fā)生的問(wèn)題，利用數(shù)字技術(shù)改變施工工藝、提高生產(chǎn)設(shè)備性能、效率和自動(dòng)化程度，高效的完成施工任務(wù)[6]，除此之外，數(shù)字技術(shù)通過(guò)促進(jìn)核電工程安裝技術(shù)創(chuàng)新，推動(dòng)勞動(dòng)生產(chǎn)率提升。

3.3 ?多項(xiàng)目管理平臺(tái)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

數(shù)字技術(shù)促進(jìn)施工技術(shù)創(chuàng)新的同時(shí)也會(huì)改進(jìn)企業(yè)管理技術(shù)，當(dāng)前核電安裝工程在建設(shè)期間基本實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目管理信息化，由于核電項(xiàng)目間存在管理模式、建造模式上存在差異致使信息化水平參差不齊，通過(guò)對(duì)在建核電工程項(xiàng)目進(jìn)行調(diào)查研究，各個(gè)在建核電機(jī)組上游三維模型數(shù)據(jù)與現(xiàn)階段應(yīng)用的工程項(xiàng)目管理軟件還未建立數(shù)據(jù)接口關(guān)系，未共用數(shù)據(jù)主線讓設(shè)計(jì)與建造間、業(yè)務(wù)層數(shù)據(jù)與管理層數(shù)據(jù)有效銜接，在項(xiàng)目管理方面采用P6軟件進(jìn)行進(jìn)度控制，WMS進(jìn)行物資倉(cāng)儲(chǔ)管理，GEPS進(jìn)行費(fèi)控管理，各個(gè)專業(yè)軟件相對(duì)獨(dú)立難以有效對(duì)接。旨在加強(qiáng)項(xiàng)目在項(xiàng)目進(jìn)度、費(fèi)用、質(zhì)量和風(fēng)險(xiǎn)管理等重點(diǎn)領(lǐng)域的管控，建立核電多項(xiàng)目協(xié)同的智慧核建管理平臺(tái)，將工程項(xiàng)目離散、雜亂的信息數(shù)字化，利用數(shù)據(jù)分析項(xiàng)目管理工作中的邊界、時(shí)間、成本、質(zhì)量、人力資源、溝通、風(fēng)險(xiǎn)、采購(gòu)、預(yù)決算管理等方面的工作，梳理業(yè)務(wù)主數(shù)據(jù)，閉環(huán)驗(yàn)證業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)變?yōu)榱炕臄?shù)字信息，再進(jìn)而從數(shù)據(jù)層加以數(shù)據(jù)銜接及邏輯校驗(yàn)，達(dá)到數(shù)據(jù)統(tǒng)一、完整、提高實(shí)用性[7]，解決項(xiàng)目管理中的資源浪費(fèi)、進(jìn)度遲緩、效率低下問(wèn)題。研究發(fā)現(xiàn)，事實(shí)上數(shù)據(jù)本身并不產(chǎn)生效益，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)樾畔⒉艜?huì)產(chǎn)生價(jià)值[8]，才能為管理和決策服務(wù)，因此建設(shè)項(xiàng)目管理平臺(tái)就是對(duì)項(xiàng)目信息進(jìn)行趨勢(shì)分析、異常報(bào)警和性能分析，及時(shí)提醒發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題并解決問(wèn)題，為提高核電項(xiàng)目管理學(xué)效率提供更好的技術(shù)支持，以數(shù)字化技術(shù)促進(jìn)核電安裝工程建造期間全周期的綜合資源利用效率提升，降低項(xiàng)目成本提供效益[7]。

3.4 ?核電智慧工地建設(shè)

核電智慧工地的規(guī)范化建設(shè)，應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)并參照《智慧工地功能模塊與感知終端建設(shè)指南》與《智慧工地建設(shè)導(dǎo)則》的要求配置不同的系統(tǒng)功能，貫穿工程項(xiàng)目實(shí)施全過(guò)程，直至竣工驗(yàn)收，應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目工程建設(shè)和地方政府規(guī)定的配置需要，進(jìn)行分級(jí)管理，配置相關(guān)的功能模塊，構(gòu)建智能監(jiān)控和防范體系，有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)方法和技術(shù)在監(jiān)管中的缺陷，實(shí)現(xiàn)對(duì)人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)的全方位實(shí)時(shí)監(jiān)控，變被動(dòng)“監(jiān)督”為主動(dòng)“監(jiān)控”;做到事前預(yù)警，事中常態(tài)檢測(cè)，事后規(guī)范管理，實(shí)現(xiàn)全天候的監(jiān)控管理，全過(guò)程的安全監(jiān)督，全方位的智能分析，有效提高建筑施工現(xiàn)場(chǎng)管理水平，實(shí)現(xiàn)施工生產(chǎn)智能化管理，利用傳感器對(duì)施工過(guò)程中產(chǎn)生的人員、安全、質(zhì)量、生產(chǎn)、環(huán)境等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)協(xié)同、全面感知、輔助決策、智能生產(chǎn)、科學(xué)管理等功能的智慧化工地監(jiān)控云平臺(tái)，如圖3所示，形成“端+云”的業(yè)務(wù)體系和管理模式，打通從一線操作與遠(yuǎn)程監(jiān)管的數(shù)據(jù)鏈條。

智慧工地采用作業(yè)區(qū)終端+本地管理平臺(tái)+總部管理平臺(tái)的三級(jí)應(yīng)用模式，依托于工地有線/無(wú)線網(wǎng)，數(shù)據(jù)采集設(shè)備以及相關(guān)傳感設(shè)備等基礎(chǔ)設(shè)施，將智慧工地管理系統(tǒng)與核電多項(xiàng)目平臺(tái)管理系統(tǒng)進(jìn)行集成，利用智慧工地管理系統(tǒng)上的感知設(shè)備收集數(shù)據(jù)信息與項(xiàng)目管理平臺(tái)數(shù)據(jù)端口進(jìn)行銜接，構(gòu)建完善的數(shù)據(jù)鏈條，形成數(shù)據(jù)閉環(huán)管理，增強(qiáng)企業(yè)核電安裝工程建造實(shí)力。

4 ?結(jié) ?論

核電安裝工程建設(shè)中將數(shù)字建造技術(shù)貫徹核電工程全過(guò)程，通過(guò)對(duì)知識(shí)的深度發(fā)掘，從知識(shí)中產(chǎn)生新的知識(shí)，讓核電安裝工程建造技術(shù)與數(shù)字技術(shù)融合，優(yōu)化工程管理模式從粗放生產(chǎn)模式向精益模式轉(zhuǎn)變，依靠數(shù)字技術(shù)去分析問(wèn)題產(chǎn)生的線索、關(guān)聯(lián)性和根本原因，將不可見(jiàn)問(wèn)題顯性化，解決工程中不可見(jiàn)問(wèn)題，增強(qiáng)核電安裝工程管理能力、提供生產(chǎn)效率，重塑生產(chǎn)力發(fā)展模式，重構(gòu)生產(chǎn)組織結(jié)構(gòu)、提高產(chǎn)業(yè)效率和管理水平，保障核電建設(shè)安全和質(zhì)量。

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作者簡(jiǎn)介：鄭艷奇（1983.02—），男，漢族，黑龍江齊齊哈爾人，高級(jí)工程師，本科，研究方向：核電站設(shè)備及管道安裝工程。