大型鈉冷快堆設計開發項目工作分解結構研究

路云 劉一哲 郭玉杰 姜楠

中國原子能科學研究院核工程設計研究所 北京 102413

在核電工程領域“工作分解結構(WBS Work Breakdown Structure)”通常是以項目計劃的形式體現，而計劃的編制強調的是在有限的時間里實現既定目標，這與WBS面向交付物的層層分解理念雖有共同之處卻又不盡相同；加之我國核電項目所采用的計劃體系以及WBS架構基本相似，導致業內對核電工程項目的WBS架構缺乏系統、深入的研究。

本文基于系統工程思想，深入解讀工作分解結構的編制思路和基本要求，將我國核電建設各階段的工作特點與標準進行對標分析，考慮大型鈉冷快堆開發項目的研發工作內容，初步形成我國大型快堆研發項目WBS的頂層框架。

1 快堆研發項目特點

快堆是快中子增殖堆的簡稱，是第四代核能系統的優選堆型，快堆可將天然鈾資源的利用率從壓水堆的1%提高到60%～70%，同時還可以壓水堆嬗變產生的長壽命廢棄物，對核能可持續發展、實現核燃料閉式循環具有重大戰略意義。

中國實驗快堆于2010年7月21日首次達到核臨界，于2011年7月21日首次實現40%額定功率并網發電[1]，標志著我國成為世界上第8個擁有快堆技術的國家。

作為核電站，大型鈉冷快堆在設計、建造過程中除具備核電工程項目在核安全要求高、質量要求嚴、建設周期長、投資金額高、參建單位多等共同特點外[2]，其作為研發項目，還具有前期工作內容復雜、研發子項多、研發周期和成果等方面的不確定因素等特點。綜上，在項目開展初期，有必要利用系統工程分解和集成的思想，建立科學合理的WBS架構來幫助項目管理者正確梳理研發領域中的研發設計、條保建設、試驗驗證等板塊中的具體內容，確定各板塊工作間的關系；同時為后續的研發項目規劃、技術分工、計劃編制、成本估算、風險管理、基線控制等項目管理工作提供統一的框架，建立有效項目管理工作的基礎。

2 鈉冷快堆WBS分解思路

本文主要參照WBS編制思路和基本要求，開展大型鈉冷快堆研發項目WBS分解工作，過程中重點考慮了項目工作分解結構的頂層框架的分解和制定。

項目工作分解結構Program Work Breakdown Structure(PWBS)，是指包含整個項目各方任務的工作分解結構，通過PWBS將項目頂層框架的各工作單元進行統一定義，并確定其在產品樹中的位置。它在較高的級別上定義整個項目[3]。建立大型鈉冷快堆項目WBS頂層框架的過程中，主要遵循以下基本原則[3-4]：

(1)完整性原則。項目WBS涵蓋項目全過程的所有工作，包括設計、制造、試驗、綜保、采購和管理工作等，以確定項目范圍。

(2)層次性原則。WBS是樹狀層次體系，通過不同層級的WBS單元分解，體現型號研制項目工作由高層到低層、由復雜到簡單的層級關系。

(3)可交付成果為導向原則。每一個WBS單元需有獨立的、有形或無形的可交付成果。

(4)隸屬性原則。每個WBS單元應只從屬于一個母單元。同一層級的各單元沒有隸屬或交叉關系，界面應清晰。

(5)可控性原則。WBS分解的層次以及同一層次的單元劃分，取決于項目管控需要，應符合項目規模、產品復雜程度、組織結構、財務結構等環境。WBS不同分支的分解層級或深度可以不同。

(6)100%原則。由一個母單元分解的所有子單元應包括母單元中所涵蓋的所有工作內容。

(7)唯一性原則。所有可交付成果均具有唯一性和獨特性，只對應一個工作單元的輸出。

(8)可擴展和持續更新原則。WBS編制過程可根據項目進展情況，橫向或縱向不斷深化擴展，并不斷修訂與完善，實施動態更新維護。

快堆研發項目WBS單元的編碼由項目代碼和單元代碼兩部分組成，項目代碼用“CFR”表示，單元代碼表示單元在WBS中所處層級和隸屬關系，用阿拉伯數字表示，單元代碼采用分層級的編碼方式，用“.”進行層級劃分，項目代碼和單元代碼之間無隔開。

3 鈉冷快堆項目PWBS頂層框架及說明

鈉冷快堆項目的PWBS，在工作單元的設置上分為通用單元及專用單元。對于通用單元，參照“系統工程、項目管理、綜合試驗、綜合保障”等單元[5]，根據核電站項目的研制特點和行業特點進行了一系列的轉化及單元說明；對于專用單元，是基于組成整個核電站的實體進行設置，包括建構筑物，以及按功能進行分類的系統。最終構建形成三個層次的大型鈉冷快堆PWBS頂層框架，詳見圖1。

圖1 鈉冷快堆項目PWBS的頂層框架

本PWBS整體按照三個層次進行分解，第一層為“大型鈉冷快堆核電廠工程”，是指研制和建造發電能力為600MW的快堆核電站所需的設備、資料、服務和設施的綜合體，其下包含“示范快堆核電廠”“生產準備”“試驗驗證”“系統工程和項目管理”及“其他”等5個工作單元。

其中CFR1“示范快堆核電廠”，是該項目PWBS的專用單元，是指完整的可安全發電的快堆核電站。該單元基于大型鈉冷快堆電站的產品分解結構建立，包括工程的全部建構筑物和工藝系統，同時也考慮了電站的工程綜合和前期準備工程。對于工程的建、構筑物工作單元，其子單元的設置包含設計、建造等工作；對于工藝系統工作單元，其子單元包含工藝系統的設計、制造、安裝、調試、試運行等工作。以CFR1.6為例進行工藝系統工作單元的進一步分解如圖2所示。

圖2 鈉冷快堆工藝系統的子單元設置

“工程綜合”單元主要由指導和控制核電廠立項、行政許可取證、工程設計、建造、安裝所進行的總體設計與技術管理工作所構成。“前期準備工程”單元主要由為支持核電站建設所必需的設施建設工作，包括土地征用、海域使用、廠區四通一平建設，主體工程的臨時性配套設施建設等工作構成[6]。其下子工作單元的設置如圖3所示。

圖3 “工程綜合”和“前期準備工程”子單元設置

按照編制思路，第二層級的其他四個工作單元均為通用單元，考慮核電站項目的建設和交付特點，增設“生產準備”二級通用單元；將通用單元“綜合試驗”變更為CFR3“試驗驗證”單元；將“系統工程”和“項目管理”單元進行整合為CFR4“系統工程和項目管理”；將“綜合保障”單元以及核電建設必須技術開發工作共同整合在CFR5“其他”中，二級通用單元說明如下：

CFR2生產準備：包括電站交付業主前必須提交的所有技術資料的準備和交接工作、人員培訓及取證工作、檢維修專用工具的研制和交付工作，核電站裝料前必須對安全系統進行全面檢查并取得基礎數據的以前檢查工作。

CFR3試驗驗證：此工作單元集中體現了大型鈉冷快堆作為研發項目所含的各項研發工作特征，指為取得或驗證電站安全、系統及設備設計性能和使用方面的工程數據等所開展的研究試驗、樣機研制試驗和核電站綜合調試等工作。其具體工作內容定義見下表。

表1 “試驗驗證”工作單元下設子單元及定義

CFR4系統工程和項目管理：包括系統工程和技術控制以及工程項目管理等工作。在“系統工程”子單元的工作中體現出大型鈉冷快堆研發工作特征，包括為指導和控制項目的總體綜合工程所進行的技術規劃工作與技術管理工作，一般分為系統定義與總體設計、研制策劃、需求開發及管理、技術狀態管理等工作內容。

CFR5其他：此工作單元中，涵蓋了與電站研制緊密相關，且又不屬于設計、建造、試驗或管理等其他工作單元的工作，如關鍵技術攻關、科研條件建設，其是指用于支撐型號項目設計、建造或試驗驗證等工作過程的配套軟件開發等。

結語

目前，在國內的核工業領域尚未形成有關WBS分解和構建的標準體系。本文通過解讀標準，對鈉冷快堆項目構建PWBS頂層架構的實踐，總結了符合快堆研發項目工作特點的WBS編制原則，對快堆研發項目的PWBS頂層框架進行定義，重點對該框架中的第二層各單元進行快堆研發工作任務的說明。對PWBS頂層框架的專用單元給出了基于快堆產品分解結構的子單元分解樣例和工作范圍的說明；對于GJB中“通用單元”進行重新整合和定義，給出符合快堆研發項目特點的通用工作單元及單元定義，一次為基礎共同構成了鈉冷快堆項目PWBS頂層框架。

在后續工作中可進一步深入研究和完善各單元的工作范圍，整理形成WBS編制的行業標準，幫助規范核電項目WBS的編制工作，為核電項目的成本測算、風險控制、資源投入等業內數據統計提供統一的架構。