三維模型在核電項目管理中的應用

張明

摘 要：Autodesk Navisworks作為一款三維模型設計檢視軟件，主要用于工程項目的分析、模擬和信息交流。核電建設項目管理中，使用Navisworks軟件檢視、分析和使用核電三維模型，能提高工作效率，改善產品質量，給項目建設帶來很大便利。

關鍵詞：Naviswoks；三維模型；核電；項目管理

中圖分類號：F426.61 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）19-0174-01

隨著核電技術的逐漸成熟，我國核電發展規模繼續提升。由于核電技術的特殊性、復雜性和安全性，核電項目管理需要采用先進的軟件工具來提高效率和確保質量。三代核電技術引進國內進行建設時，其設計方提供的核島工程建設進度三維動態模擬宣傳片，形象地體現了各個土建、模塊、設備安裝工程進度安排，讓項目管理人員對三代核電技術有了一定的認識和體驗[1]。在AP/CAP三代核電技術項目管理實踐中，通過廣泛應用Autodesk Navisworks三維模型軟件檢視、分析和使用設計方提供的核島三維模型設計，對項目施工組織、進度管理及施工邏輯交叉安排均起到了較大的指導作用，推進了項目的進程。

1 三維模型軟件介紹

Autodesk NavisWorks是一款3D/4D協助設計檢視軟件，針對建筑、工廠和航運業中的項目生命周期，能提高質量，減少在工程設計中出現的問題，是項目工程流線型發展的穩固平臺。NavisWorks主要用于模擬和優化工期、確定和協調沖突與碰撞、項目團隊間的協作、施工開始前發現潛在的問題。NavisWorks主要包含三部分：Navisworks Simulate、Navisworks Manage、Navisworks Freedom。其中，Manage軟件是一款用于分析、仿真和項目信息交流的全面審閱解決方案。多領域設計數據可整合進單一集成的項目模型，以供沖突管理和碰撞檢測使用。可以對模型進行移位和著色，能夠暫存當前視圖。能夠幫助設計和施工專家在施工前預測和避免潛在問題。Simulate軟件提供了用于分析、仿真和項目信息交流的先進工具。完備的四維仿真、動畫和照片級效果圖功能使用戶能夠展示設計意圖并仿真施工流程，從而加深設計理解并提高可預測性[2]。

NavisWorks的操作界面主要包括：程序按鈕和菜單；快速訪問工具欄；信息中心；功能區；場景視圖；導航欄；可固定窗口；狀態欄。NavisWorks主要有三大存儲文件格式：NWD、NWF、NWC。其中NWD文件包含所有模型幾何圖形以及Navisworks特定的數據，如審閱標記，可以將NWD文件看作是模型當前狀態的快照。NWD文件非常小，因為它們將模型數據最大壓縮為原始大小的80%。NWF文件包含指向原始原生文件在“選擇樹”上列出以及Navisworks特定的數據（如審閱標記）的鏈接。此文件格式不會保存任何模型幾何圖形，這使得NWF的大小要比NWD小很多。默認情況下，在Autodesk Navisworks中打開或附加任何原生CAD文件或激光掃描文件時，將在原始文件所在的目錄中創建一個與原始文件同名但文件擴展名為.nwc的緩存文件。由于NWC文件比原始文件小，因此可以加快對常用文件的訪問速度。

2 三維模型在核電項目管理中的應用

核電項目施工圖紙以平面圖為主，且不同專業不同物項之間的信息都相對獨立，不構成完整體系。如管道軸測圖中雖有管道尺寸和走向，但從圖中無法確認其與周圍建構筑造物和設備的相對位置關系，也無法確認管道支吊架的樣式及其布置等信息。工程師需要查詢了解關聯的所有圖紙才能獲取物項的完整信息，此過程不僅耗時，且圖紙較多、關系復雜，容易出現錯誤或遺漏。項目管理中，通過NavisWorks三維模型可以便捷地查詢所需信息，系統地了解整個施工項目。例如，通過三維模型可以直觀快速獲得目標廠房區域的管道、設備和結構等相互之間的信息。通過三維模型可以促進對大宗物項、設備和模塊圖紙的理解，促進從系統整體的角度上研究施工細節，安排施工邏輯和保證施工進度，同時能極大地縮小施工和設計之間的距離，更好地保證設計內容能夠完全落實到施工中。

2.1 土建結構工序安排

以AP/CAP系列核電站核島的土建結構施工為例，第一罐混凝土（FCD）澆筑完成后，緊隨其后的工作為CA20結構模塊、CR10鋼結構和鋼制安全殼（CV）底封頭吊裝。CV底封頭吊裝完成且CV外側混凝土澆筑到一定高度后，CV內部就可以開展CA04、CA01以及CA3系列和CA5系列結構模塊的吊裝和安裝，以及CA01里面、CA3系列和CA5系列上面混凝土澆筑工作了。這些重要工序通過Naviswork三維模型進行了模擬確定其可行性，再結合混凝土強度時間特性，在滿足設計要求的情況優化施工邏輯，有效縮短了其施工工期。

2.2 設備類物項梳理掌握

以核島反應堆冷卻劑系統（RCS）設備（主設備）為例。RCS系統由連接到一臺壓力容器的兩條環路組成，每條環路包括一臺蒸汽發生器、兩臺反應堆冷卻劑泵以及一根冷卻劑主管道熱管段、兩根冷管段，共同組成一條反應堆冷卻劑閉式循環回路。另外，系統還包括穩壓器、相應的連接管道（波動管）等。通過三維模型，工程師可以高效地對主設備形狀、大小及相對位置形成直觀的認識。

2.3 大宗物項走向和布置

核電站中物項主要為管道、風管和電纜橋架，這些物項跨度較大，分散性較強，例如放射性廢水疏排系統在核島底板中就開始布置，并橫跨安全殼廠房、輔助廠房和多個層高。對于這類系統中管道，很難通過圖紙清楚了解到其管道具體走向和布置，但在三維模型中通過隱藏其余物項，只顯示此系統管道和廠房構造物可以實現，進而便于工程師合理安排施工邏輯和開展施工工作。

2.4 施工中具體問題的處理

利用NavisWorks三維模型的測量、顯示、隱藏和移位功能進行碰撞檢查。通過碰撞檢測，可以查看是否存在合理的安裝空間、焊接空間、操作空間等。減小施工過程的偏差，保證施工的質量。以設備引入為例進行說明，通過查看設備的三維模型和引入路徑的布置，通過Naviswork的模型移位功能模擬引入路徑，可以判斷出是否須在設備所在房間形成前還是可在房間形成后引入。此外，NavisWorks的三維模型巡視功能，對于工藝和電儀專業小管道現場布線工作、暗埋物項的定位也具有很強的指導作用。

2.5 模塊類問題的應用

模塊化建造技術在AP/CAP機組建造中廣泛采用，它大量引入平行作業，使土建和安裝工序深度交叉，極大的縮短了核電廠建造工期。模塊化施工理念在核電站建設中實踐尚屬首次，發布到項目現場的模塊圖紙種類和數量多且分散，給設備模塊管理和研究工作帶來了較大的困難。通過NavisWorks對于模塊的直觀展現，大大增進了現場工程人員對模塊位置、外形和主要特點的理解，有效地指導了現場的施工。在項目管理實踐中，通過梳理模塊三維模型和設計圖冊，整理編制形成了機械模塊手冊和結構模塊手冊，以圖文的形式對模塊的逐一進行詳細介紹，有利于工程師對模塊的了解和掌握，在模塊安裝管理中化被動為主動。

2.6 工程進度可視化應用

通過NavisWorks三維模型和工程進度有機結合，可以動態顯示出整個核電站的整個建設過程，有效地為核島建設的施工邏輯和進度施工優化提供有力的參考和依據[3]。在核電項目管理中，通過采用NavisWorks中的計劃管理模塊完成了三維模型設計與工程計劃的關聯，進而導入模型中的安裝邏輯和工期進度，形成空間三維加時間維度的四維模型，充分實現核電建設的動態展示。

3 結語

核電項目管理需要采用先進的工具來提高效率和確保質量，進而保證核電站的安全穩定運行。上述Naviswork三維模型在核電項目管理中的應用充分表明其其可以很好地提升設計和施工的質量，優化施工邏輯，保證施工進度，促進工程建設開展。

參考文獻

[1]饒德奕.AP1000核電廠三維模型輔助工程進度管理應用探索[J].工程建設與設計，2016，（10）：242.

[2]劉慶.Autodesk Navisworks應用寶典[M].北京：中國建筑工業出版社，2015.endprint