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接口设计论文范文

摘要：核电项目设计接口管理是一项重要的、繁杂的技术管理工作,是核电厂设计工作顺利进行的关键.文章对具有代表性的AP1000首堆工程设计接口管理体系、模式和实践经验进行了分析和研究,为后续核电项目的设计接口管理提供了方法和思路.

关键词：首堆工程；设计接口；接口管理；实践经验；核电项目　　文献标识码：A

中图分类号：TM623　　文章编号：1009-2374（2016）22-0038-03　　DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.22.019

1　概述

核电工程建设是一项多方参与、多专业配合、多方位推进、多工种交叉作业的复杂系统工程,核电厂的工程设计需要众多设计供方和设备供方共同完成,必须处理好设计接口数据交换,使相关联接的系统、部分或单元之间在界面处相互匹配、彼此衔接,才能保证设计输入准确有效、确保电站系统功能的实现,因此高效的接口管理体系和有力的控制手段对整个项目的工程设计显得极为重要.

项目合作方式和合同签订方式直接决定了设计接口的具体形式和内容.AP1000首堆工程核岛（Nuclear Island,NI）、常规岛（Conventional Island,CI）和电站配套设施（Balance of Plant,BOP）设计分别由不同的设计单位来完成.这种合同方式决定了该项目的设计接口为NI、CI和BOP之间的岛间设计接口.而对于AP1000将多个NI系统的设备布置在CI汽轮机厂房的特点,CI设计方在完成NI设备布置、管线布置和电气/控制接口设计的同时,还需满足NI设备在纵深防御、辐射防护、消防、防水淹等方面的要求,使得AP1000设计接口比以往核电项目更为复杂.设计接口管理的质量和成效直接影响项目的设计进展,因此有必要对核电项目设计接口管理的关键技术进行研究,提升技术水平和管理能力,实现设计接口的有序、高效管控.

2　AP1000首堆工程的接口管理

2.1　设计接口管理体系

采取多合同-业主自管模式的AP1000首堆工程参考国内二代加核电站建设经验,建立了以接口管理程序（Interface Management Procedure,IMP）和设计接口控制手册（Interface Control Manual,ICM）为主体的接口管理体系.IMP规范接口信息交换流程,制订接口协调原则和方式.ICM是接口条目的动态清单,每条接口条目细化合同中的设计分工,罗列了接口编码、接口内容、交换方、交换进度等信息.各设计方之间利用接口信息交换单进行数据交换,每个交换单的编码均与ICM中接口条目对应；正式信函作为接口信息交换单的载体进行传递,并将信函编码记录至ICM中进行归档,便于查询和跟踪.

2.2　设计接口管理模式

AP1000首堆工程合作模式使得业主单位成为设计接口数据交换的控制中心.面对设计接口条目繁多、内容错综复杂的局面,业主单位组建了专门的接口协调机构来管理和协调各方设计接口资料交换活动.

接口协调机构审查和跟踪ICM的状态,结合设计进度和接口资料需求进度及时提醒和敦促有关责任方完成接口资料的提交和确认,并根据接口交换的进展定期升版ICM.在合同和IMP管理要求之下,灵活运用多种协调方式促进接口交换工作,包括重点接口问题的技术专题会议,涉及多专业的综合接口协调会以及包含影响接口的整体设计和建安问题等内容的项目季度协调会.

2.3　设计接口特点

AP1000首堆工程的合同约定、合作模式、机组技术特点等因素赋予了该工程设计接口管理不同于其他项目的一些特点,主要体现在以下四个方面：

2.3.1　管理接口复杂.AP1000首堆工程是一项国际合作建设项目,设计采用拆分委托分包模式,同时NI、CI设计方内部均为联合体形式；根据NI合同约定,组建联合项目管理组织（Joint Project Management Organization,JPMO）实现NI项目管理.这种多设计合同和设计联队特点致使管理接口中间方较多,AP1000首堆项目设计接口关系见图1.各设计方之间设计接口数据的传递必须经过业主和JPMO的方式降低设计接口交换的效率.

2.3.2　施工设计不成熟导致接口信息的不确定性.AP1000首堆工程在NI合同签订前,尚未进行施工设计.随着设计深入,后期接口参数与前期数据存在较大出入,甚至于颠覆性变化.设计接口参数的不确定性给CI系统设计和汽轮机厂房综合布置带来较大障碍.由于施工设计的不成熟,NI设计进度滞后和设计固化进程缓慢以及补充提出的设备纵深防御、辐射屏蔽、抗震等设计接口要求,扰乱了CI设计方的正常设计进度.频繁的设计变更导致接口条件,甚至接口边界的变化,严重阻碍了接口的顺利交换.

2.3.3　电站布置及设计分工增大接口难度.AP1000NI部分有14个非安全相关系统布置在汽轮机厂房内,系统设计及系统设备布置区域的设计由NI设计方负责,CI设计方负责汽轮机厂房综合布置、土建结构及系统设备、管道的详细布置设计,有别于国内目前核电站对汽轮机厂房的工程设计要求.这样的布置特点和合作方式大幅增加了接口数量,并要求CI设计方满足NI设计要求,增大了接口管理和协调难度.

2.3.4　设备本地化和设备提资进度影响接口固化.NI工程设计采用美国相关法规、标准和规范对于设备重量、外形尺寸等接口提资,NI设计方一般是根据美国市场相关制造信息来提供.设备国产化以后,由于材料、制造工艺等因素的制约,完工设备在重量、外形尺寸往往超出原有设计值,其空间需求大幅增加,突破了原有预留区域和空间,不得不多次调整汽轮机厂房综合布置.设备采购进度与设计进度需求的不匹配,使得CI厂房中的NI系统设备及管道布置在很长一段时间内处于提资、澄清、修订、再提资的反复流程中,制约了接口的正常交换和关闭.

2.4　设计接口管理特点

以业主单位为主导的接口协调机构在设计接口管理的具体实践也呈现出一些特点：

2.4.1　督促和协调作用非常重要,效果显著.业主单位对接口条目管理的提前预警,协调方式运用灵活以及接口信息沟通高效有效地推动了各设计方的接口交换工作.业主单位协调工作后会有批量接口得到交换或确认关闭,同时设计计划和设备采购计划之间建立的多元化协调机制和各层次的沟通渠道发挥了积极有效的协调和推动作用.

2.4.2　强有力的技术支持保证了设计接口质量.业主单位委托总体院负责整个电站工程设计过程中的NI、CI、BOP三岛间接口技术参数匹配性的技术审查.总体院凭借其技术实力,协助业主在重大接口技术问题的决策上发挥了巨大作用,弥补了CI设计方在核电站纵深防御、抗震设计、主蒸汽和主给水管道断裂甩击、辐射屏蔽设计等技术方面的不足,保证了接口技术要求的实现.

2.4.3　根据工程建安要求,实时调整设计接口交换进度.受NI设计进度滞后影响,当项目施工设计后期的设计论文范文进度无法支持和指导设计接口交换时,业主单位提出了“滚动管理,分级协调”的策略,并根据现场工程需求计划调整了接口交换进度,优先完成直接影响工程建安的设计接口交换.

3　AP1000首堆设计接口管理成果的思考和应用

在国内核电项目建设积累的接口管理经验基础上,AP1000首堆工程所建立的设计接口管理体系和运用的管理办法是比较符合工程设计需求的,对工程设计起到了积极的促进作用.归纳起来,AP1000首堆设计接口管理的原则为：以合同为基础,用程序来规范,事先预警,分级管理,积极协调.

根据核电工程实践,不论是总承包—— “交钥匙”模式,切块分包——委托管理模式,还是多合同——业主自管模式,接口管理在核电项目管理中都是最敏感的部分,也是管理难度较高的部分,同时还是最难规范的地方.它对接口管理体系的完备性、接口制度的操作性、接口管理组织的灵活性以及接口信息沟通模式等多方面提出了要求.AP1000首堆工程在核电项目设计接口管理中具有明显的代表性,结合其管理实践,对后续核电项目设计接口管理提出五点参考建议：

3.1　理清设计接口边界,明确责任分工

核电站项目投资巨大、工艺复杂,其设计需要众多的设计单位和设备供应商合作完成.清晰的设计边界和明确的设计分工对于设计接口的顺利交换至关重要.若项目合同未详细规定,应单独建立各设计方认同的接口设计分工说明,分系统或设备反映功能接口参数要求（各工况论文范文体参数、电气负荷、控制原则等）、实体接口位置、布置设计内容和资料深度等信息,避免在接口交换过程中出现接口责任难以确定的现象.对于翻版或改进建设的核电站项目,可以在初步设计阶段,在不降低系统功能和安全要求的前提下,通过设计优化和设计改进,将接口交叉较多的系统或区域由一家设计单位承担,以减少设计接口,提高接口交换效率和准确性.

3.2　ICM覆盖应全面,精确接口需求

完整的ICM应至少包含设计方之间的接口和设计方与设备采购方之间的接口,必要时针对电站控制系统（Digital Control System,DCS）和模拟机建立专门的ICM.亦可根据接口组织关系分别建立ICM避免接口遗漏,有利于设计进展跟踪和问题的及时发现.

某个具体ICM接口的划分也应实现精细化,根据接口信息的使用目的进行分类.具体的设计接口种类划分示例如下：

ICM中接口内容描述应以“精、准”为原则.将涉及区域广、子项多、接口成熟时限长、跨专业的内容进行拆分,使每条接口需求清晰明了,便于提资方提供完整、准确的接口资料,从而提高接口效率.

3.3　加强上游接口控制,妥善处理接口变更

上游设计接口方案或原则的小变化,就有可能引起下游接口的大变化.设备或管道布置要求或工艺方案变更会引起整个系统布置变化或相关辅助设备、工艺系统配置等一系列的变动,甚至引起接口范围和边界的变化,因此参与接口交换的设计方和采购方应充分重视上游设计方设计接口要求或设计变更引起的接口内容变更、接口边界和接口分工变化,建立起对设计接口变更的控制,充分考虑其对设计分工、现有设计的影响程度.对于提出的纠正方案和措施,应在确保接口技术要求的前提下,实现进度和项目投资影响的最小化.

3.4　设计接口交换进度与设备采购进度需协调匹配

设备采购进度与设计需求不匹配,会增加接口数据的不确定性,为后续的设计变更埋下伏笔,进而影响建安活动.因此在确定设计接口交换进度时还需考虑设计、采购工作的逻辑关系,充分研究进度计划中的三个重要时间要求：采购技术规格书时间要求、设计方的设备信息输入时间要求、图纸到现场时间要求.设计方要有足够的时间完成并提交设备技术规格书,供采购方编写标书；采购方要根据设备信息需求时间要求进行接口交换,满足设计方的设计出图进度要求.只有满足前两个时间需求后,设计方和采购方才能满足施工方的图纸和设备到现场的时间要求,从而满足建造进度,所以确保设备采购进度和设计接口交换进度不脱节是做好设计接口进度管理的一个关键环节.

3.5　建立接口信息数据库,提高管理效率

ICM接口数量庞大,AP1000首堆工程仅设计接口近1000个,按照接口关系分别建立、细化专业,接口条目会多达3000～4000个.另外,对于特定的某一接口,从打开到关闭需要5～6次才能实现关闭.对于这样一个庞大的ICM,通过Excel进行人工管理,难度大,管理效率降低.对于多次交换的接口可能要收集全部的接口交换单才能获得完整的接口信息,不利于接口数据的收集和使用.因此,建立关联数据库的计算机管理系统不但能够随时掌握接口交换的动态,实现接口交换的预警,也方便接口交换资料的检索,利于对接口数据的审查.对于翻版或改进项核电项目,数据库平台可以方便地移植到其他核电新项目中去,设计方对接口数据的使用可提前进行,很大程度上节省了接口交换流程,利于整个项目的进度控制.

4　结语

核电业主以自管模式建造核电站时,接口管理是整个项目中比较重要且难度比较大的地方,在项目初期对可能影响到设计接口交换的因素进行分析和研究,并采用相应的对策和手段加以干预,可极大地加快接口交换进程,实现高效的设计接口管理.

以总承包模式建造核电站时,设计接口组织协调的重心由接口问题转移至承包商和分包商及其之前的内部沟通关系上来,业主到位但不越位的协调和监督作用将促使各方有机地联合起来,形成灵活高效的组织,增强协同性、整体性和凝聚性,积极促进设计接口交换,从而保障核电工程的安全性、可靠性和经济性.归纳起来就是设计接口相关方在核电业主的协助和监督下,实现设计接口的顺畅交换和无缝衔接,这也正是符合我国现阶段核电建设需求的设计接口管理模式.