價值工程在核電站項目施工建設中的應用研究

王 超

摘要:文章基于價值工程的理論,探討核電站項目施工建設中的優化技術,并提出相應的價值工程分析模型。結合案例對核電站項目建設功能、成本進行分析與研究,實現了縮短建設期,低成本高效能的目標,給出一個基于價值工程的核電站項目施工建設優化分析的新型模式。

關鍵詞:價值工程;核電站項目;施工建設;施工特點

一、引言

核電作為一門高科技產業,有著技術含量高,專業涉及面廣,系統復雜的特點,是一個國家綜合技術能力和經濟實力的象征。我國正在研究調整核電發展規劃,加強沿海核電發展,科學規劃內陸地區的核電建設,明確提出將“十一五”規劃中的“積極發展”核電變成“大力發展”核電。截至2020年,將建成核電裝機容量4000萬千瓦,在建1800萬千瓦,占同期全國電力裝機的4%以上,即截至2020年我國將建成40座相當于大亞灣那樣的百萬千瓦級的核電站。這意味著,在未來15年內,平均每年新建一座2XIO0萬千瓦級的核電站。按每千瓦1500美元的平均成本估算,新增靜態總投資將高達450億美元,其中涉及的“建筑安裝”工程量將達數十億美元的數量級。

然而我國的核電成本一直居高不下,其中工程成本占核電總成本的60%左右,降低工程成本是提高核電經濟性的關鍵所在。價值工程(Value Engineering,VE)是一種能以最小消耗提供最有效功能,使產品獲得最高價值的分析技術。這種十分有效的技術分析方法在核電站項目建設特別是在施工階段中應用很少。本文以秦山二期核電站擴建工程為案例,將VE引入核電站項目施工建設中,依據項目管理的工作分解結構WBS,進行模型分析,來解決如何控制建設成本。

二、核電站項目施工的特點

(一)項目規模大

我國今后15年內開工新建的核電站多數不會低于百萬千瓦級,投資總額均在數十億美元的數量級。每座核電站,都包括大大小小幾十個單項工程。拋開“設備購置”和“安裝施工”不算,僅“土建施工”這一小塊,每個單項工程的造價,若用人民幣計算,也少則幾百萬,多則上億元。一般的工業與民用土建施工項目,是很少達到這等規模的。

(二)施工難度高

雖然核電站的總體規模很大,但其主要廠房的占地面積并不大。拿已經建成的嶺澳核電站來說,在僅約100米×100米的“核島”上,就有多個大型建筑物(如核反應堆廠房、核輔助廠房、燃料廠房、電氣廠房等),幾乎連成一體地“擠靠”在一起。走進廠房內部,更可感受到遠遠超出普通施工項目的錯綜復雜性。此外,核電站建設對質量要求還特別嚴格。所有這一切,都大大增加了各種工序本身的施工難度,以及存在于不同工序、不同專業、乃至不同施工單位之間因同時作業、搭接作業或交叉作業而引起的接口關系的處理難度。

(三)建設工期長

除了規模龐大、難度很高,核電站的建設周期也很長,一般需要5年-6年甚至更長的時間。對土建施工而言,不同時期存在不同的工作重點、不同的資源需求和不同的機構設置。例如,在嶺澳電站土建施工高峰期,土建施工單位有2000多人奮戰在施工現場。而高峰過后,隨著土建施工任務的逐步完成,現場人員逐步減少到只有幾百人、幾十人,各個施工隊及職能部門也分階段調整合并。

(四)合同期內變更多

組織機構的變化,施工單位可以控制。但施工合同在執行過程中出現各種各樣的變更,則是施工單位在施工前難以預測、施工中必須面對的正常現象。由于核電站工程規模大、難度高、工期長,引起變更的原因以及變更的數量和種類往往也非常多。

三、案例介紹

秦山二期核電站擴建工程的裝機容量為2×650MW壓水堆核電機組。單臺機組的建設總工期計劃為60個月,其中土建工期23個月,安裝工期23個月,調試工期14個月。實行“業主負責制”、“招標投標制”和“工程監理制”的管理模式,其中BOP工程委托AE公司進行工程管理。采用“二級質保,二級質檢”體系,即施工單位質檢部門為“第一級質檢”,監理公司為“第二級質檢”,聯營公司工程處對上述兩級質檢工作進行監督。施工單位的質保部門為“第一級質保”,聯營公司質保處為“第二級質保”,對各級質保、質檢部門進行監查、監督,監理公司質保部負責其自身質保體系的管理。該工程分為核島、常規島和BOP3個項目。核電工程是一項系統化、專業化、高科技的建設工程,是工藝和技術高度復雜的施工活動。一個如此龐大的系統工程,在計劃、協調、控制上稍有疏忽,就會導致工程進度的拖延和成本的增加。

四、功能系統分析

(一)核電站建設項目分解

核電站建設是一項龐大的系統工程單靠某一兩家單位是不可能完成的。核電站項目分解情況如圖1所示。

(二)功能定義

根據核電站項目特點,分析其工程總目標與子目標以及實現的手段。核電站項目建設內容是核電機組,其功能在于以鈾等資源為燃料,提供能源。經組織專家們評審,該擴建工程應進行研究或應具備的設計特性(或功能)(見圖2)。發展核電益處很多,其風險也是不容忽視的。20多年前,在切爾諾貝利核電站的4號反應堆控制室,操作員的一連串致命錯誤引發了那場舉世無雙的核事故。據烏克蘭衛生部公布的數據,在烏全國4800萬人口中,共有包括47.34萬兒童在內的250萬核輻射受害者仍處于醫療監督之下。因此其主要功能就是核電運轉安全。輔助功能包括:項目的可實施性、時間性、美觀性與可維修性等。

五、功能評價

(一)確定各子工程功能系數

基于以上功能系統,采用功能系數評價法進行功能價值分析與評價,確定功能重要性系數數fi。由5位經驗豐富的專家和工程師采用多比例打分法對擴建工程的5項功能重要度進行打分(采用MSM/0-10法,即F1與F2進行2/2對比時,兩者之和必為10。在對比評分時按0∶10,1∶9,2∶8,3∶7,4∶6和5∶5這6種比例來評定功能重要度)。由fi=Fi/∑Fi進行評價,匯總如表1所示。

表1擴建工程功能重要程度系數

(二)確定功能成本系數

將擴建工程的5個施工費用,分攤到F1-F5這5個功能,得到目前各功能成本Ci(見表2),以此計算功能成本系數Ci=Ci/∑Ci。經計算,F1-F5的成本系數分別為0.345、0.207、0.209、0.129、0.110。

表2擴建工程各子工程成本比例

(三)計算功能價值系數Vi

根據以上的功能評價值系數Fi和功能成本系數Ci,計算功能價值系數Vi=Fi/Ci(見表3)。

表3功能價值系數表

價值系數值共有3種可能性:

1、Vi=1。此時評價對象的功能重要程度與成本的比重屬合理匹配,可認為功能的目前成本是比較合理的。

2、Vi<1。此時評價對象的成本比重大于功能的重要程度,表明其目前成本偏高,應將評價對象列為改進對象,改進的目標主要是降低成本。

3、Vi>1。此時評價對象的成本比重小于其功能的重要程度。其原因可能有以下3個:目前成本偏低,不能滿足評價對象實現其應有的功能要求,致使對象功能偏低,這種情況應列為改進對象,改進方向是增加成本;對象目前具有的功能超過了其應該具有的功能水平,即存在過剩功能,這種情況也應列為改進對象,改進方向是降低功能水平;評價對象在技術、經濟方面存在某些特殊性,客觀上存在著功能很重要而需要耗費的成本卻很少,此時可以不列為改進對象。

(四)方案實施與評價

現實情況中,價值系數等于1的情況較少,但當Vi≈1時,對象的功能比重大致平衡,合理匹配,可以認為功能目前成本也是比較合理的,不必作為改進對象。功能F1、F2、F4、F5的功能價值系數≈1,可暫不考慮。在不降低功能要求的前提下,盡可能降低成本。在原方案基礎上提出改進途徑及方法:

1、將機組工程總工期60個月改為58個月。

2、自備碎石廠,為混凝土用石服務,縮減了運轉周期。在碎石廠的建設中,滿足工程質量、進度前提下,采取因地制宜,就地取材的原則,設備除有振動要求的采用鋼筋混凝土以外,其他設施利用現場開挖石塊采用毛石結構,在機械選型上,合理搭配,減少無功的損失,與同期同類工程相比,石料費用節約近一半。

3、采用鋼筋套筒冷擠壓連接技術。這種連接屬于機械連接,改變了傳統焊接的技術操作方法,這種方法是把兩根待接鋼筋的一端先后插入一個優質鋼套筒內,然后用壓結器再在側向加壓數道,使套筒塑性變形與鋼筋緊緊咬合,從而達到連接的目的。采用這種技術后,每個接頭所需的現場擠壓時間僅1-3min,工效比焊接快數倍。而且油泵動力僅1-3KW,不受電源容量限制,壓結器輕巧靈活,適宜多臺設備同時操作。無易燃易爆氣體,無火火災隱患,也不受風雨、寒冷氣候的影響,不需要專業熟練技工,而且可以連接不同直徑不同品種的變形鋼筋,大大縮短了工期。

六、結論

價值工程的方法具有科學性、可操作性、廣泛性和有效性的特點,不僅可以在設計階段合理運用好價值工程,而且還可以在施工階段中,特別是針對核電站建設這類建設項目投資額巨大,可節省成本空間較高的項目,在維持或提升機能的原則下,縮短建設期,節省巨額的工程費用。我國核電建設企業應積極學習和推動價值工程這一先進的管理方法,為我國核電發展戰略目標做出應有的貢獻。

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(作者單位:南華大學經濟管理學院)