“華龍一號”研發(fā)管理及創(chuàng)新

劉世光,李大波,袁 坤

(中國核電工程有限公司,北京 100840)

1 “華龍一號”研發(fā)管理創(chuàng)新背景

1.1 實現(xiàn)核電自主化,促進我國由核電大國向核電強國轉(zhuǎn)變

2011年3 月,日本福島核電站反應(yīng)堆冷卻系統(tǒng)失控,導(dǎo)致大量放射性物質(zhì)外泄。各國紛紛調(diào)整了核電政策,并對新建核電廠的核安全標(biāo)準(zhǔn)提出了更加嚴格的要求,第三代核電廠 (或者先進核電廠)成為當(dāng)今世界核電發(fā)展的主流技術(shù)。我國長期以來通過消化吸收再創(chuàng)新形成的二代改進型核電技術(shù)將逐步退出。同時由于我國核電技術(shù)是在引進基礎(chǔ)上發(fā)展起來的技術(shù),尚未能實現(xiàn)核電型號的整體創(chuàng)新并形成我國自主的核電產(chǎn)品,因此在國際核能合作領(lǐng)域及核電市場上話語權(quán)很小。為適應(yīng)國內(nèi)國際核電技術(shù)發(fā)展要求,推進我國核電技術(shù)的自主發(fā)展,開展三代核電技術(shù)的自主研發(fā)極為必要。

1.2 支撐核電走出去,適應(yīng)國家 “一帶一路”倡議要求

我國核電技術(shù)在起步階段經(jīng)歷過了引進、消化及再創(chuàng)新的過程,并通過多項技術(shù)改進形成了二代改進型核電型號技術(shù)。但由于當(dāng)初技術(shù)引進過程中外方施加了限制條件,盡管我國在二代改進型核電技術(shù)中做了重要的技術(shù)改進,但由于未能形成核電型號的整體創(chuàng)新,知識產(chǎn)權(quán)仍受外方限制,不能實現(xiàn)核電的自主出口。因此,要支撐“一帶一路”倡議,實現(xiàn)核電走出去,必須要實現(xiàn)核電技術(shù)的自主化,只有具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核電技術(shù),才能順利實現(xiàn)核電的整機出口,擺脫外方知識產(chǎn)權(quán)束縛,打破核技術(shù)大國的封鎖,實現(xiàn)我國核電技術(shù)在國際市場上的可持續(xù)發(fā)展。

1.3 帶動行業(yè)技術(shù)發(fā)展的需要

核電行業(yè)由于對安全性要求高,其相應(yīng)的核設(shè)施及核設(shè)備技術(shù)門檻高,隨著核電技術(shù)的發(fā)展,可帶動裝備業(yè)水平和能力的進一步提升,促進產(chǎn)業(yè)升級及技術(shù)更新?lián)Q代。發(fā)展自主三代核電技術(shù),核電主要系統(tǒng)及設(shè)備在我國現(xiàn)有的成熟核電裝備制造業(yè)體系進行升級改進,在三代核電項目國內(nèi)建設(shè)及配合國家實施核電 “走出去”的戰(zhàn)略中,依托核電項目可有效消納化解核電產(chǎn)業(yè)鏈過剩產(chǎn)能,帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)優(yōu)勝劣汰。

2 加強頂層策劃,制定自主化研發(fā)技術(shù)路線

根據(jù)三代核電技術(shù)的發(fā)展要求及國內(nèi)核電研究技術(shù)基礎(chǔ),工程公司組織討論確定 “華龍一號”總體研發(fā)思路:在充分利用我國批量化壓水堆設(shè)計、建造和運行經(jīng)驗的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的成熟技術(shù)經(jīng)驗基礎(chǔ)上,借鑒國際三代核電技術(shù)的設(shè)計理念,吸取福島事故的經(jīng)驗反饋,開展進一步的自主研發(fā),實現(xiàn)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的三代核電型號的研制。

2.1 頂層策劃確定 “華龍一號”總體技術(shù)特征,明確自主創(chuàng)新要求

“華龍一號”作為我國自主研發(fā)的三代核電型號,需滿足國際上對三代核電技術(shù)指標(biāo)的要求,并具備良好的安全性、先進性和經(jīng)濟性。

為確保 “華龍一號”型號技術(shù)的自主創(chuàng)新性,在頂層策劃中,確定在總體設(shè)計、堆芯系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)設(shè)計、抗震技術(shù)、嚴重事故預(yù)防系統(tǒng)和應(yīng)急能力等核電整體型號的核心領(lǐng)域采用自主技術(shù),在滿足三代核電技術(shù)指標(biāo)要求的基礎(chǔ)上,也突破外方知識產(chǎn)權(quán)限制,實現(xiàn) “華龍一號”整體型號技術(shù)知識產(chǎn)權(quán)的自主化。完成技術(shù)創(chuàng)新后,“華龍一號”將形成的主要技術(shù)特征,包括177堆芯、單堆布置、雙層安全殼、能動與非能動安全設(shè)計理念、抗震能力、抗商用大飛機撞擊能力和應(yīng)急能力提高等。

2.2 明確技術(shù)路線方案,指導(dǎo)項目實施

作為漸進式的先進壓水堆設(shè)計,“華龍一號”是基于成熟技術(shù)的基礎(chǔ)上開展的各系統(tǒng)的研發(fā)。根據(jù)總體技術(shù)特征及自主研發(fā)要求,確定的研發(fā)方式包括創(chuàng)新研發(fā)、漸進式改進及消化吸收再創(chuàng)新。

對于 “華龍一號”新增的安全系統(tǒng),確定由設(shè)計單位提出系統(tǒng)的設(shè)計要求或初步設(shè)計方案,聯(lián)合國內(nèi)具有技術(shù)優(yōu)勢的科研院所完成新增系統(tǒng)的研發(fā)和驗證,如堆腔注水冷卻系統(tǒng) (CIS)驗證試驗、二次側(cè)非能動余熱導(dǎo)出系統(tǒng) (PRS)驗證試驗、非能動安全殼熱量排出系統(tǒng) (PCS)驗證試驗等,確保系統(tǒng)的工程可用性及知識產(chǎn)權(quán)的自主性。

對于核電型號中的核蒸汽供應(yīng)主工藝系統(tǒng),確定在國內(nèi)已有成熟運行經(jīng)驗的三環(huán)路設(shè)計方案上進行優(yōu)化。其相應(yīng)的系統(tǒng)和配置,由設(shè)計單位根據(jù)已有的核電運行經(jīng)驗反饋及 “華龍一號”的技術(shù)要求進行改進。主要關(guān)鍵設(shè)備 (壓力容器、堆內(nèi)構(gòu)件、控制棒驅(qū)動機構(gòu)、燃料組件、蒸發(fā)器、主泵、主管道、穩(wěn)壓器和數(shù)字化儀控系統(tǒng)等)也是基于我國現(xiàn)有的成熟核電裝備制造業(yè)體系及國產(chǎn)化能力進行改進。

對于核電設(shè)計與分析軟件的研發(fā),在消化吸收國外分析軟件的基礎(chǔ)上開展自主創(chuàng)新,通過分析掌握國外先進軟件的理論模型和程序流程,結(jié)合國內(nèi)已有核電設(shè)計、建造、運行的實際情況,充分利用國內(nèi)前期已有的研發(fā)基礎(chǔ),添加或改進理論模型,按照核電軟件相關(guān)法規(guī)的要求,在統(tǒng)一的框架下開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的成套核電設(shè)計、分析、運行支持軟件,形成自主的核電設(shè)計與分析軟件。

3 建立項目管理組織模式,構(gòu)建技術(shù)分層決策體系

3.1 完善研發(fā)組織體系

為適應(yīng)市場機制、推進創(chuàng)新發(fā)展、全面提升核心競爭力,早日實現(xiàn)國際一流研發(fā)公司的目標(biāo),工程公司實施管理體系優(yōu)化工作。以 “市場導(dǎo)向、精干高效;項目核心、強化責(zé)任;板塊支持、分工協(xié)作;流程清晰、責(zé)權(quán)對等”為基本原則,管理優(yōu)化新設(shè)立4個業(yè)務(wù)板塊,設(shè)置13個職能部門,明確提出了職能部門服務(wù)業(yè)務(wù)板塊的核心理念,各職能部門全力配合業(yè)務(wù)板塊 “華龍一號”的研發(fā)工作,進一步優(yōu)化研發(fā)管理決策層、管理層和執(zhí)行層合理分工和高效協(xié)同的組織架構(gòu)。

在公司總體研發(fā)體系建設(shè)上,由相關(guān)職能部門牽頭開展計劃管理體系、質(zhì)量管理體系、經(jīng)費管理體系、知識產(chǎn)權(quán)管理體系、合同管理體系和信息化管理體系建設(shè),建立起以公司科研管理為中心,以科研進度管理、經(jīng)費管理、專利管理等一系列程序和細則為紐帶的科研項目管理體系,為科研項目管理和實施的有序開展提供支撐。

圖1 “華龍一號”研發(fā)管理體系Fig.1 HPR1000 R&D management system

3.2 建立 “華龍一號”項目技術(shù)分層決策體系,提高項目技術(shù)決策效率

完善 “華龍一號”項目技術(shù)決策體系,解決一般科研項目實施技術(shù)決策效率低的問題,針對型號研發(fā)系統(tǒng)性強,專業(yè)交叉多,系統(tǒng)技術(shù)接口多的特點,在實踐中逐步摸索并建立了 “華龍一號”項目總設(shè)計師-型號總師-專業(yè)總設(shè)計師的技術(shù)分層決策體系,制定了 《中國核電工程有限公司首席專家職位設(shè)置》《中國核電工程有限公司型號總設(shè)計師管理辦法》和 《中國核電工程有限公司 “華龍一號”專業(yè)總設(shè)計師管理辦法》。根據(jù)職責(zé)分工,各專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)問題及技術(shù)方案由各專業(yè)總設(shè)計師進行解決和決策;型號總師負責(zé)組織完成項目總體技術(shù)方案,并統(tǒng)籌協(xié)調(diào)多專業(yè)領(lǐng)域間的技術(shù)問題以及與參研單位之間的技術(shù)協(xié)調(diào);總設(shè)計師負責(zé)提出項目總體技術(shù)路線,審查并確定項目總體技術(shù)方案,參與解決多系統(tǒng)的技術(shù)協(xié)調(diào)。在確定的分層技術(shù)決策體系下,各類技術(shù)問題高效地在各決策層級權(quán)限范圍內(nèi)部解決,與過去各類技術(shù)問題都需要總工程師/副總工程師決策解決的低效局面形成鮮明對比,提高了項目研發(fā)決策效率。

3.3 完善激勵機制,加強人才隊伍建設(shè)

科技創(chuàng)新研發(fā)具有不確定性,技術(shù)難度高于工程設(shè)計,為鼓勵公司員工積極開展科技創(chuàng)新,工程公司建立覆蓋面廣且重點突出的科技獎勵機制,先后發(fā)布、升版一系列關(guān)于專利、科技成果和科技創(chuàng)新評價獎勵的制度。工程公司設(shè)立每年140萬元的科技創(chuàng)新獎勵基金,通過對專利、計算機軟件、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、成果鑒定、科技論文等進行計分的形式,對參與科技研發(fā)的單位進行科技創(chuàng)新評價,對獲獎單位予以表彰和獎勵。同時,在專項獎勵方面,工程公司尤其加強了對知識產(chǎn)權(quán)的獎勵,對獲得授權(quán)的發(fā)明專利獎勵1萬元、實用新型專利獎勵3 000元;對獲得國家或省部級的科技成果獎,除上級部門獎勵外,公司進行等額的配套獎勵。根據(jù)規(guī)定,這些獎勵必須落實到開展科技創(chuàng)新的具體員工,如專利的發(fā)明人、科技成果的完成人、軟件的開發(fā)者,用于調(diào)動廣大基層科技人員開展科技創(chuàng)新和知識產(chǎn)權(quán)保護的積極性。

科技創(chuàng)新戰(zhàn)略實施需要有一支優(yōu)秀的專業(yè)技術(shù)管理隊伍和技術(shù)人才隊伍的支撐。為保障 “華龍一號”型號研發(fā)所需的管理及技術(shù)人才,工程公司制定 《中國核電工程有限公司培訓(xùn)體系管理辦法》,建立由培訓(xùn)管理體系、培訓(xùn)課程體系、培訓(xùn)講師體系和培訓(xùn)信息化支持體系四部分組成的培訓(xùn)體系。培訓(xùn)管理體系以 “分層級、分階段、分通道”的培訓(xùn)管理體系為核心理念,培訓(xùn)課程體系和培訓(xùn)核心體系為保障,培訓(xùn)信息支持體系為有效支撐。

4 加強知識產(chǎn)權(quán)策劃和保護

中國核電走過了引進、消化吸收、再創(chuàng)新的歷程。為防止中國核電企業(yè)成長并與其競爭,在簽訂技術(shù)引進協(xié)議時,西方核電公司作為技術(shù)許可方,以其掌握的知識產(chǎn)權(quán),給中國核電企業(yè)設(shè)置了種種限制,尤其是限制中方引進的技術(shù)只能用于中國大陸地區(qū),將中國核電出口之門封堵的嚴嚴實實。因此,自有知識產(chǎn)權(quán)積累不足,技術(shù)引進受限嚴重,成為中國核電 “走出去”難以逾越的壁壘。盡管之前在知識產(chǎn)權(quán)方面開展過大量工作,但如何在核電技術(shù)創(chuàng)新過程中保護好自己的知識產(chǎn)權(quán),避免侵犯他人知識產(chǎn)權(quán),尤其是擺脫當(dāng)年技術(shù)引進過程中的各種限制,使自己的研發(fā)成果走出國門,是“華龍一號”研發(fā)管理工作中面臨的一項重大課題。

4.1 明確知識產(chǎn)權(quán)管理的基本目標(biāo)、基本原則

在項目總設(shè)計師的主持下,經(jīng)各方充分討論,確認 “華龍一號”科研項目知識產(chǎn)權(quán)管理的基本目標(biāo)是:保護自有創(chuàng)新成果,獲取自主知識產(chǎn)權(quán),防止侵犯他人合法權(quán)益,為研發(fā)成果走出國門提供保障。

在此基本目標(biāo)下,確立一些基本原則:在對外合作工作中,本著 “開放、包容、合作、共贏”的原則, “華龍一號”研發(fā)產(chǎn)生的知識產(chǎn)權(quán),確保不影響后續(xù)自行使用,積極爭取獨享,與國內(nèi)核電設(shè)備供應(yīng)商協(xié)商處理設(shè)備國產(chǎn)化過程中的知識產(chǎn)權(quán)問題;對創(chuàng)新成果保護,根據(jù)使用方式、生命周期、保密難易程度等采取技術(shù)秘密＋專利＋著作權(quán)的多種知識產(chǎn)權(quán)保護方式;跟兄弟單位之間,專利申請要打破分工界限,只要是自己取得的發(fā)明構(gòu)思,就應(yīng)該及時申請專利。

4.2 構(gòu)建全方位參與的知識產(chǎn)權(quán)管理組織

作為組織保障,圍繞 “華龍一號”科研項目的知識產(chǎn)權(quán)管理,構(gòu)建一套各方全面參與的知識產(chǎn)權(quán)管理組織。在中核集團公司層面,根據(jù)總設(shè)計師的推薦,任命公司專業(yè)副總工程師為項目知識產(chǎn)權(quán)專員,負責(zé)組織開展專項知識產(chǎn)權(quán)策劃,在項目立項論證、研發(fā)過程、驗收等各個階段開展知識產(chǎn)權(quán)具體工作。在公司內(nèi)部,任命知識產(chǎn)權(quán)專職管理人員為項目知識產(chǎn)權(quán)副專員,協(xié)助專員開展項目的知識產(chǎn)權(quán)管理工作。另外,設(shè)置知識產(chǎn)權(quán)兼職設(shè)總和各專業(yè)知識產(chǎn)權(quán)聯(lián)絡(luò)員。從而構(gòu)建知識產(chǎn)權(quán)專員組織落實、知識產(chǎn)權(quán)專業(yè)機構(gòu)介入服務(wù)和知識產(chǎn)權(quán)管理部門全程深入跟蹤的“華龍一號”知識產(chǎn)權(quán)工作體系。

作為公司副總經(jīng)理,項目總設(shè)計師邢繼為各單位設(shè)定專利考核目標(biāo)。結(jié)合項目例會制度,將知識產(chǎn)權(quán)工作納入行動跟蹤項,及時通報相關(guān)工作的進展和遇到的問題。

4.3 與市場緊密結(jié)合,排查知識產(chǎn)權(quán)風(fēng)險

聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)專業(yè)機構(gòu)對技術(shù)引進合同中制約核電 “走出去”的限制條款進行分析,包括1986年 《大亞灣核電站核島技術(shù)許可協(xié)議》、1992年 《秦山二期核島技術(shù)咨詢協(xié)議》、1995年《嶺澳一期核島技術(shù)許可協(xié)議》、1991年 《大亞灣燃料組件技術(shù)轉(zhuǎn)移協(xié)議 (2G)》、1998年 《燃料組件技術(shù)轉(zhuǎn)移協(xié)議 (3G)》,避免發(fā)生不遵守技術(shù)引進合同約定而引發(fā)合同糾紛,并為 “華龍一號”開展自主創(chuàng)新提出目標(biāo)和要求。

此外,針對目標(biāo)出口國,組織相應(yīng)的知識產(chǎn)權(quán)法律法規(guī)及法制環(huán)境調(diào)研,以防侵犯他人專利權(quán),遭遇專利糾紛。

4.4 積極申請知識產(chǎn)權(quán)

在 “華龍一號”核電機組研發(fā)過程中,知識產(chǎn)權(quán)保護工作貫穿全過程,采用商業(yè)秘密、專利、商標(biāo)和計算機軟件等知識產(chǎn)權(quán)保護方式,構(gòu)建完善的知識產(chǎn)權(quán)保護網(wǎng)。對于滿足 “新穎性”“創(chuàng)造性”“實用性”等相關(guān)要求且適用范圍廣、具備一定通用性的創(chuàng)新方案,如產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、配方、系統(tǒng)組成、施工調(diào)試工藝以及容易被加工制造廠商、與公司有競爭關(guān)系者知悉的創(chuàng)新技術(shù)方案,都通過申請專利的方式加以保護。對于市場周期短、僅被公司員工掌握的技術(shù)訣竅或僅在公司內(nèi)部實施不易擴散的技術(shù)方案優(yōu)先通過技術(shù)秘密的方式加以保護。對于新開發(fā)的計算機軟件,及時申請著作權(quán)登記。為加強品牌建設(shè)和保護,在公司范圍組織開展圖形商標(biāo)設(shè)計,并及時將 “華龍一號”的中文(“華龍”“華龍一號”“華龍二號”)、英文(“HPR1000”“HUALONG1000”)和圖形在中國和潛在海外市場開展商標(biāo)注冊。

圖2 “華龍一號”圖形商標(biāo)Fig.2 HPR1000 logo

5 建立產(chǎn)學(xué)研用和國內(nèi)外協(xié)同創(chuàng)新研發(fā)模式,搭建協(xié)同創(chuàng)新平臺

隨著技術(shù)的復(fù)雜性、技術(shù)創(chuàng)新的不確定性和創(chuàng)新模式的融合性加劇,單個企業(yè)的創(chuàng)新能力及科技創(chuàng)新資源日益受到挑戰(zhàn)?！叭A龍一號”屬于型號研發(fā),涉及核電領(lǐng)域各專業(yè),系統(tǒng)性強,技術(shù)難度大,為了有效推進項目實施,工程公司開拓思路,在集中內(nèi)部優(yōu)勢資源的基礎(chǔ)上,廣泛開展社會協(xié)作,利用各方科技人才、技術(shù)及研發(fā)設(shè)施資源,開展協(xié)同攻關(guān),形成研發(fā)合力。

5.1 集中中核集團內(nèi)部優(yōu)勢資源開展專業(yè)攻關(guān)

為集中自身資源提升核心競爭力,工程公司聯(lián)合中國核動力研究設(shè)計院以及中核武漢核電運行技術(shù)股份有限公司形成核心研發(fā)團隊,集中優(yōu)勢力量重點在 “華龍一號”型號研發(fā)的頂層設(shè)計與謀劃、總體布置、燃料組件、堆芯系統(tǒng)等方面開展研究。結(jié)合各單位的研發(fā)能力和技術(shù)基礎(chǔ),工程公司作為設(shè)計總體院,負責(zé)完成 “華龍一號”總體設(shè)計方案,提出各系統(tǒng)及設(shè)備的輸入及技術(shù)要求;中國核動力研究設(shè)計院作為核電站中主工藝系統(tǒng)核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)的責(zé)任單位,負責(zé)燃料組件的研究設(shè)計及核電站一回路系統(tǒng)和關(guān)鍵設(shè)備的研制;中核武漢核電運行技術(shù)股份有限公司具備多年的核電站運行維護經(jīng)驗,主要負責(zé)核電站運行維護技術(shù)的研發(fā)。各單位根據(jù)各自職責(zé)分工開展相關(guān)研發(fā)工作,工程公司作為牽頭單位負責(zé)總體研發(fā)進度的控制和各系統(tǒng)間的接口協(xié)調(diào),整體把握項目的研發(fā)進度。

5.2 積極開展社會化大協(xié)作,建立社會協(xié)作創(chuàng)新機制

創(chuàng)立以 “以項目為載體,以技術(shù)為紐帶,優(yōu)勢互補,共同攻關(guān)”科技創(chuàng)新合作模式,在明確研發(fā)總體技術(shù)方案的基礎(chǔ)上,確定研發(fā)分工,充分發(fā)揮全國科研院所、高校和企業(yè)以及國際合作科技資源,發(fā)揮產(chǎn)學(xué)研用的結(jié)合優(yōu)勢,集中力量開展科技攻關(guān)。在把自身有限資源投入到 “小核心”的同時,充分吸納國內(nèi)外優(yōu)質(zhì)資源參與到“華龍一號”型號研發(fā)設(shè)計中來。工程公司具有豐富的核電設(shè)計經(jīng)驗,在 “華龍一號”研發(fā)中,在系統(tǒng)研發(fā)方面,根據(jù) “華龍一號”的總體技術(shù)要求,在完成各系統(tǒng)設(shè)計方案的基礎(chǔ)上,主要通過聯(lián)合研究的形式,與有技術(shù)優(yōu)勢及研發(fā)平臺的科研院所進行聯(lián)合攻關(guān),完成系統(tǒng)方案的試驗驗證,形成研究成果并共享知識產(chǎn)權(quán)。對核電設(shè)備研制,則由工程公司提出設(shè)備研制要求,通過委托設(shè)備制造廠,以設(shè)備研發(fā)與產(chǎn)品供貨相關(guān)聯(lián)的形式,鼓勵設(shè)備制造廠開展設(shè)備研發(fā)及技術(shù)更新,形成國內(nèi)核電設(shè)備的自主供貨能力。在 “華龍一號”的研發(fā)過程中,包括國際原子能機構(gòu)、法國輻射防護與核安全研究院 (IRSN)、BERTIN TECHNOLOGIES等14家國際組織及機構(gòu),國內(nèi)清華大學(xué)、哈爾濱工程大學(xué)、北京中核東方控制系統(tǒng)工程有限公司、大連寶原核設(shè)備有限公司、中冶建筑研究總院有限公司等75家高校、科研機構(gòu)、設(shè)備制造廠共同參與,協(xié)作完成了風(fēng)險導(dǎo)向研究、嚴重事故源項分析程序引進、超大型高位收水冷卻塔國際咨詢、重要廠用水冷卻塔用核級風(fēng)機研發(fā)、雙層安全殼機械貫穿件研制與鑒定試驗研究等共計179項研發(fā)工作。同時,在 “華龍一號”的研制過程中,提請邀請潛在核電業(yè)主參與重要技術(shù)方案的評審和最終項目的驗收見證,確保新研發(fā)核電技術(shù)的可實施性,并滿足核電業(yè)主的要求。通過廣泛利用社會研發(fā)資源,極大地加快了 “華龍一號”的研發(fā)進程。

6 實行 “互聯(lián)網(wǎng)＋三維協(xié)同”設(shè)計一體化,促進行業(yè)研發(fā)設(shè)計模式升級

核電工程設(shè)計是一項極其復(fù)雜的系統(tǒng)工程,國內(nèi)核電設(shè)計起步較晚,在設(shè)計過程中,由于工作流程不夠順暢,各專業(yè)之間接口溝通不暢而造成的工作反復(fù)和返工現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生,如果仍照以前那種按部就班的設(shè)計方式進行工作,勢必會影響到設(shè)計進度,延誤工程進展,為提高設(shè)計效率以及設(shè)計的準(zhǔn)確性,在 “互聯(lián)網(wǎng)＋”大力發(fā)展的今天,工程公司引入了 “互聯(lián)網(wǎng)＋三維協(xié)同”的新設(shè)計思路。互聯(lián)網(wǎng)既是一種技術(shù),也是一種能力,有利于產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新和優(yōu)化,實現(xiàn)了以人為本的全新理念。 “互聯(lián)網(wǎng)＋”是互聯(lián)網(wǎng)的形態(tài)演進,而其發(fā)展的基礎(chǔ)來源于互聯(lián)網(wǎng),又高于互聯(lián)網(wǎng)。利用互聯(lián)網(wǎng)廣泛互聯(lián)的特點將碎片化業(yè)務(wù)整合起來,為設(shè)計部門進行集中式的開發(fā)設(shè)計活動提供了統(tǒng)一平臺,并與各行各業(yè)相結(jié)合,從而賦予后者新的力量。工程公司基于這種新興的技術(shù)形式,將 “互聯(lián)網(wǎng)＋三維協(xié)同”的思想應(yīng)用到工程公司目前的設(shè)計工作之中。

6.1 開發(fā)”互聯(lián)網(wǎng)＋三維協(xié)同”設(shè)計一體化工作平臺

采用由英國AVEVA公司開發(fā)的三維工廠設(shè)計系統(tǒng)PDMS(Plant Design Management System),基本涵蓋工廠設(shè)計中的各個專業(yè),包括配管、設(shè)備、結(jié)構(gòu)、暖通、電氣、儀表、給排水等,各專業(yè)可在同一軟件系統(tǒng)中實現(xiàn)協(xié)同設(shè)計,實時進行碰撞檢查。在設(shè)計過程中,不僅配管專業(yè)進行三維管道設(shè)計,其他專業(yè)包括設(shè)備、結(jié)構(gòu)、土建、暖通、儀表、電氣、給排水等也可以在PDMS設(shè)計環(huán)境中建立三維外形實體模型,從而實現(xiàn)管道與管道之間、管道與鋼結(jié)構(gòu)之間、樓板開口與設(shè)備之間等的協(xié)同設(shè)計,解決管道系統(tǒng)之間、各專業(yè)之間的碰撞、土建基礎(chǔ)條件的校驗、分區(qū)管道的連接設(shè)計問題,進而整體提升設(shè)計質(zhì)量,降低在現(xiàn)場出現(xiàn)設(shè)計問題的可能。

經(jīng)過多年的三維設(shè)計實踐和經(jīng)驗積累,工程公司形成以三維布置設(shè)計為主的多專業(yè)工作平臺,精細化設(shè)計水平得到提高。在此基礎(chǔ)上,與“互聯(lián)網(wǎng)＋”相結(jié)合,形成 “互聯(lián)網(wǎng)＋三維協(xié)同”的獨特設(shè)計方式,以此實現(xiàn)異地設(shè)計人員訪問同一個三維模型,對其進行修改,并通過視頻、語音的形式進行溝通。同時利用協(xié)調(diào)策略,對其中存在的沖突進行處理,進而保證異地協(xié)同設(shè)計工作能夠高效開展。

6.2 整合數(shù)據(jù),協(xié)同作業(yè),提高設(shè)計質(zhì)量

“華龍一號”研發(fā)涉及70多個專業(yè),有上千名來自各地的設(shè)計人員同步參與,利用互聯(lián)網(wǎng)和圖像數(shù)據(jù)同步重建技術(shù),搭建起了三維綜合設(shè)計平臺。“華龍一號”三維綜合設(shè)計平臺”辦公室一共有40多名工作人員,如有的人負責(zé) “華龍一號”設(shè)備冷卻水熱交換器的三維設(shè)計工作,而這一設(shè)備僅僅是核電站設(shè)備系統(tǒng)中的萬分之一?！叭A龍一號”在采用三維綜合設(shè)計平臺后,除包括中核工程公司、中核動力院協(xié)同設(shè)計外,還與核電業(yè)主、項目管理、工程采購、設(shè)備制造廠以及土建與安裝施工等單位連接,提供相關(guān)設(shè)計數(shù)據(jù)支持,互聯(lián)單位共約20家。同時三維設(shè)計平臺可使分布在北京、上海、成都、福建、西安、石家莊、鄭州等地單位相連,協(xié)同設(shè)計平臺的終端數(shù)量達到500個,該平臺還可以根據(jù)需要進行擴充。通過三維設(shè)計平臺,設(shè)計人員隨時可以了解相關(guān)信息與其他專業(yè)設(shè)計情況,隨時協(xié)調(diào)設(shè)計接口;同時,平臺提供了自動 “碰撞檢查”功能,快速準(zhǔn)確,使 “零碰撞”成為可能,從而大幅提升設(shè)計質(zhì)量。

6.3 開展可視化的工程進度管理

工程進度管理可視化是工程建造可視化的一個重要方面,工程建造可視化的實質(zhì)就是將設(shè)計成果三維模型和工程進度管理關(guān)聯(lián),建立工程進度管理的三維模型,給三維模型增加 “時間軸”,并通過互聯(lián)網(wǎng)的模式讓在各地的工作人員都可以輕松查看,明確工程進度。“互聯(lián)網(wǎng)＋三維協(xié)同”模式的引入,增強了工程進度計劃的可視化管理,在計算機中可以自由查看并調(diào)用可視化工程進度,并以此模型為各方交流的平臺,提高了工程參與各方的溝通效率,以及管理工程施工進度的效率,同時,在計算機中可視化再現(xiàn)現(xiàn)場實際進度,給工程協(xié)調(diào)提供直觀的信息,更可以及時地進行決策,使工程進度可以得到更有效的控制和監(jiān)督,以最小的資源消耗,取得更大的經(jīng)濟效益。

7 結(jié)論

本文通過探討三代核電技術(shù) “華龍一號”研發(fā)管理創(chuàng)新的實施背景,通過創(chuàng)新研發(fā)管理模式實現(xiàn)研發(fā)體系轉(zhuǎn)型升級,構(gòu)架一體化知識產(chǎn)權(quán)管理與研發(fā)體系實現(xiàn)完全自主知識產(chǎn)權(quán),搭建全球化協(xié)同創(chuàng)新平臺整合技術(shù)資源,創(chuàng)建 “互聯(lián)網(wǎng)＋”核能一體化三維協(xié)同研發(fā)設(shè)計平臺大幅提升創(chuàng)新研發(fā)效率,成功研發(fā)出具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的三代核電型號 “華龍一號”,完成了支撐完全自主知識產(chǎn)權(quán)核電項目走出去的研發(fā)管理體系構(gòu)建,實現(xiàn)自主知識產(chǎn)權(quán)的三代核電技術(shù)型號開發(fā),打破國際壟斷,提升我國核電話語權(quán),推動我國核電項目 “走出去”。

[1]袁坤,劉立平,劉世光,等.中國核電工程有限公司產(chǎn)品研發(fā)管理體系V1.0[R]．北京:中國核電工程有限公司,2017:6-8．

[2]劉立平,袁坤,等.中國核電工程有限公司科研項目管理辦法 [R]．北京:中國核電工程有限公司,2013:10-31．

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