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中國(guó)質(zhì)量新聞網(wǎng)訊（許創(chuàng)業(yè) 潘凌霄）核電產(chǎn)業(yè)是我國(guó)的戰(zhàn)略性能源產(chǎn)業(yè)，對(duì)于穩(wěn)定國(guó)家安全形勢(shì)，支撐經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展起到很大作用。1987年8月，我國(guó)第一座大型商用核電站“大亞灣核電站”在深圳大鵬開工建設(shè)。以大亞灣核電站為起點(diǎn)，我國(guó)核電在近40年的發(fā)展中，走過了“引進(jìn)、消化、吸收、再創(chuàng)新”的質(zhì)量提升歷程，完成從“核電大國(guó)”向“核電強(qiáng)國(guó)”的轉(zhuǎn)變。作為大亞灣核電站的建設(shè)單位和母公司，中國(guó)廣核集團(tuán)已發(fā)展為世界知名的核電企業(yè)，其自主研發(fā)的“華龍一號(hào)”三代核電技術(shù)，在世界核電領(lǐng)域擦亮了中國(guó)品牌。
安全和質(zhì)量是核電發(fā)展的生命線，核電站的設(shè)計(jì)則是保證電站運(yùn)轉(zhuǎn)安全、高效的基礎(chǔ)。作為中國(guó)廣核集團(tuán)旗下的具有覆蓋全廠核電設(shè)計(jì)專業(yè)配置的綜合性設(shè)計(jì)院，深圳中廣核工程設(shè)計(jì)有限公司（以下簡(jiǎn)稱設(shè)計(jì)公司）是“華龍一號(hào)”核電管道設(shè)計(jì)的重要力量。近年來，設(shè)計(jì)公司通過創(chuàng)新構(gòu)建核電管道力學(xué)計(jì)算分析系統(tǒng)，打通核電管道力學(xué)計(jì)算中各個(gè)環(huán)節(jié)的信息壁壘，大幅提升了核電管道設(shè)計(jì)質(zhì)量和設(shè)計(jì)效率，為我國(guó)核電事業(yè)高質(zhì)量發(fā)展作出積極貢獻(xiàn)。2020年，設(shè)計(jì)公司入選國(guó)務(wù)院國(guó)資委“科改示范企業(yè)”名單。
防城港核電項(xiàng)目
從人工計(jì)算到智能化的躍升
在位于深圳龍崗區(qū)的天安數(shù)碼城，設(shè)計(jì)公司計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)室主任周志鋼通過模型展示的方式介紹了核電工程設(shè)計(jì)和核電管道力學(xué)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性與重要性。
在全球范圍，核電工程設(shè)計(jì)都是一項(xiàng)極富挑戰(zhàn)性的工作，是指根據(jù)核電建設(shè)工程的要求，對(duì)所需的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、資源、環(huán)境等條件進(jìn)行綜合分析、論證，編制建設(shè)工程設(shè)計(jì)文件的活動(dòng)。其中涉及到反應(yīng)堆設(shè)計(jì)、工藝系統(tǒng)與布置設(shè)計(jì)、總圖及海工設(shè)計(jì)、建筑及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、核心設(shè)備設(shè)計(jì)、放射性廢物處理處置及核設(shè)施退役設(shè)計(jì)、電氣及儀控設(shè)計(jì)等，對(duì)多學(xué)科交叉應(yīng)用的要求極高。
其中，十多萬米長(zhǎng)的核電站內(nèi)管道設(shè)計(jì)，是核電安全的重要保障之一，也是非常龐大而復(fù)雜的體系。這些管道像毛細(xì)血管一樣，深入到核電站的各個(gè)角落，承擔(dān)著各種設(shè)備之間的能量和介質(zhì)的傳遞功能，需要通過力學(xué)分析論證管道在各種工況下應(yīng)力限值是否達(dá)標(biāo)、管道系統(tǒng)是否能夠安全穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。“這就好比，你需要在一個(gè)人體模型上將所有毛細(xì)血管描繪出來一樣。”周志鋼說。
在過去，核電管道設(shè)計(jì)對(duì)人工的依賴性較高。在核電設(shè)計(jì)階段，就要投入大量人力進(jìn)行布置建模、力學(xué)建模和計(jì)算分析，且過程需要反復(fù)迭代。這往往是一項(xiàng)需要整個(gè)團(tuán)隊(duì)花費(fèi)數(shù)月時(shí)間不斷計(jì)算和設(shè)計(jì)才能完成的工作。更為要命的是，如果一個(gè)環(huán)節(jié)的場(chǎng)景或條件發(fā)生變化，往往就需要對(duì)整個(gè)力學(xué)工程進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和分析。
2010年，公司啟動(dòng)“華龍一號(hào)”自主研發(fā)。其重要目的，是要實(shí)現(xiàn)全面自主化設(shè)計(jì)，保障設(shè)計(jì)質(zhì)量和設(shè)計(jì)全過程全部自主可控。2018年，設(shè)計(jì)公司提出數(shù)字化轉(zhuǎn)型，為此專門成立了數(shù)字化轉(zhuǎn)型領(lǐng)導(dǎo)小組。設(shè)計(jì)公司先后自主研發(fā)了多款提質(zhì)增效的設(shè)計(jì)軟件，用來輔助設(shè)計(jì)工作，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。
2020年，設(shè)計(jì)公司開始組建項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，攻關(guān)核電管道力學(xué)計(jì)算分析信息化系統(tǒng)。“我們廣泛開展了需求分析和技術(shù)調(diào)研工作，通過廣泛借鑒，取長(zhǎng)補(bǔ)短，結(jié)合公司具體應(yīng)用需求，逐漸形成系統(tǒng)建設(shè)方案。”周志鋼說。2021年，設(shè)計(jì)公司完成了力學(xué)計(jì)算分析系統(tǒng)的開發(fā)測(cè)試，在經(jīng)過多次的試運(yùn)行和優(yōu)化完善后，于2022上半年投入到惠州太平嶺項(xiàng)目中。該力學(xué)分析系統(tǒng)從籌備到投入項(xiàng)目應(yīng)用，用了三年左右的時(shí)間。
核電管道施工效率顯著提升
核電管道力學(xué)計(jì)算分析系統(tǒng)的出世，對(duì)于核電管道設(shè)計(jì)工作是一次重要的革新。在過去，核電管道設(shè)計(jì)雖然也大量運(yùn)用了數(shù)字化技術(shù)，但管道設(shè)計(jì)的不同環(huán)節(jié)往往是互相割裂的。“這就導(dǎo)致了一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)變動(dòng)后，下一個(gè)環(huán)節(jié)不僅無法做到第一時(shí)間跟進(jìn)調(diào)整，而且事后還可能需要對(duì)前期工作進(jìn)行推倒重來。這樣的結(jié)果是，核電管道設(shè)計(jì)工作效率緩慢。”周志鋼回憶道。而在核電管道力學(xué)計(jì)算分析系統(tǒng)的加持下，不僅核電管道布置組與計(jì)算組的協(xié)作關(guān)系更加緊密了，而且可以實(shí)現(xiàn)更快速的迭代計(jì)算，及時(shí)修正布置設(shè)計(jì)缺陷，大大減輕了布置設(shè)計(jì)變更頻繁以及管道計(jì)算組人力緊張的壓力。
周志鋼說，這套核電管道力學(xué)計(jì)算分析系統(tǒng)最大的亮點(diǎn)在于管道力學(xué)計(jì)算模型自動(dòng)建模。設(shè)計(jì)公司在系統(tǒng)開發(fā)階段，總結(jié)了中國(guó)廣核多年來核電管道設(shè)計(jì)和建設(shè)的豐富經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了不同場(chǎng)景組合生成不同的力學(xué)模型。“這項(xiàng)工作在國(guó)內(nèi)外并沒有可參考和能夠直接拿來用的例子。”周志鋼說。為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)建模，設(shè)計(jì)公司通過培訓(xùn)授課、一對(duì)一講解、實(shí)操演練等手段，讓開發(fā)人員一點(diǎn)點(diǎn)地把管道應(yīng)力分析軟件的計(jì)算輸入模型文件建模規(guī)則理解、吃透，并通過程序開發(fā)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算模型自動(dòng)建模技術(shù)。自動(dòng)建模技術(shù)上線后，設(shè)計(jì)公司又對(duì)其功能進(jìn)行測(cè)試和驗(yàn)證，保證了建模的準(zhǔn)確性。另外，該系統(tǒng)還提供管道力學(xué)計(jì)算報(bào)告的一鍵生成。通過報(bào)告自動(dòng)編制技術(shù)，形成客觀、準(zhǔn)確的計(jì)算報(bào)告，大大降低了人因失誤的幾率。
核電管道力學(xué)計(jì)算分析系統(tǒng)的推出，實(shí)現(xiàn)了管道力學(xué)分析工作標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)字化，有效降低了分析過程中的人因失誤發(fā)生的概率，設(shè)計(jì)質(zhì)量得到了提升與保障。據(jù)介紹，該系統(tǒng)的推出，助力核電管道施工效率提高了80%以上。
現(xiàn)場(chǎng)支架安裝
激發(fā)質(zhì)量提升的自主性、廣泛性
深圳早在1987年就舉辦了第一屆QC小組活動(dòng)成果發(fā)表交流會(huì)。至今，QC小組活動(dòng)成果發(fā)表交流會(huì)已經(jīng)在深圳舉辦了30多屆，有力帶動(dòng)了深圳企業(yè)接入QC小組管理方法，促進(jìn)了深圳萬千企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。
設(shè)計(jì)公司就是推行全面質(zhì)量管理方法踐行高質(zhì)量發(fā)展的優(yōu)秀企業(yè)之一。在公司內(nèi)不同業(yè)務(wù)、不同部門的成員組建成專題項(xiàng)目攻關(guān)小組的做法甚為流行。據(jù)周志鋼介紹，設(shè)計(jì)公司倡導(dǎo)踐行“核安全和質(zhì)量是生命線”的發(fā)展理念，并高度重視質(zhì)量管理體系建設(shè)和質(zhì)量管理工具的引入和使用。2008年，設(shè)計(jì)公司正式啟動(dòng)QC小組的建設(shè)工作，主要用于設(shè)計(jì)研發(fā)過程中技術(shù)攻關(guān)、設(shè)計(jì)生產(chǎn)中的質(zhì)量問題解決等，以推動(dòng)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)的順利開展。
QC小組又稱為質(zhì)量管理小組，是指在生產(chǎn)或工作崗位上從事各種勞動(dòng)的員工，圍繞企業(yè)經(jīng)營(yíng)戰(zhàn)略、方針目標(biāo)和現(xiàn)場(chǎng)存在的問題，以改進(jìn)質(zhì)量、降低消耗、提高人的素質(zhì)和經(jīng)濟(jì)效益為目的組織起來，運(yùn)用質(zhì)量管理的理論和方法開展活動(dòng)的小組。QC小組以職工自愿參加為基礎(chǔ)，實(shí)行自主管理，是企業(yè)中群眾性質(zhì)量管理活動(dòng)的一種有效的組織形式，具有明顯的自主性、廣泛的群眾性、高度的民主性和嚴(yán)密的科學(xué)性。
在正式導(dǎo)入QC小組制度之前，設(shè)計(jì)公司組織研究了《QC小組活動(dòng)指南》《QC小組基礎(chǔ)教程》《QC小組活動(dòng)手冊(cè)》等書籍教材，進(jìn)行了全面充分的知識(shí)儲(chǔ)備。另外，利用內(nèi)外部培訓(xùn)資源，培養(yǎng)了一批QC小組診斷師隊(duì)伍，為活動(dòng)開展進(jìn)行了人才儲(chǔ)備，并結(jié)合公司實(shí)際情況進(jìn)行了建章立制。目前，設(shè)計(jì)公司已累計(jì)注冊(cè)QC小組487個(gè)，累計(jì)獲得國(guó)家級(jí)、省部級(jí)、行業(yè)級(jí)、深圳市等外部獎(jiǎng)項(xiàng)217項(xiàng)，連續(xù)四年獲得“全國(guó)優(yōu)秀質(zhì)量管理小組”獎(jiǎng)，被中國(guó)質(zhì)量協(xié)會(huì)評(píng)為“全面質(zhì)量管理推進(jìn)40周年”杰出推進(jìn)單位。
QC小組又在核電管道力學(xué)計(jì)算分析系統(tǒng)的建設(shè)中發(fā)揮了什么作用？據(jù)介紹，在核電管道力學(xué)計(jì)算分析系統(tǒng)建立初期，設(shè)計(jì)公司設(shè)計(jì)了好幾套研發(fā)方案，但在內(nèi)部討論中一直無法達(dá)成統(tǒng)一意見。為了推動(dòng)項(xiàng)目順利開展，設(shè)計(jì)公司在核電管道力學(xué)計(jì)算分析系統(tǒng)建設(shè)中接入了QC方法。“我們組織力學(xué)專業(yè)人員召開了多次的專業(yè)知識(shí)和業(yè)務(wù)培訓(xùn)，也邀請(qǐng)系統(tǒng)開發(fā)的同事跟力學(xué)同事聯(lián)合辦公，兩個(gè)不同專業(yè)的成員全天候一起辦公，有問題就當(dāng)面問，及時(shí)解決。這個(gè)方法，讓我們的開發(fā)人員在短期內(nèi)對(duì)管道計(jì)算分析工作有了全面認(rèn)知，跟專業(yè)人員交流起來基本消除了障礙。我們的系統(tǒng)以順利研發(fā)并投入項(xiàng)目應(yīng)用。”周志鋼說。
另外，在“華龍一號(hào)”的研發(fā)過程中，設(shè)計(jì)公司為了開展設(shè)備研發(fā)、自主軟件開發(fā)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域的創(chuàng)新攻關(guān)，也陸續(xù)成立了若干QC小組，保證了該堆型的成功研發(fā)。
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