基于數字化的電力設計流程再造與實踐研究

摘要：為了提升電力設計流程的效率與質量，本文采用數字化集成設計的方法對傳統的電力設計流程進行深入剖析與再造規劃。首先，介紹了原有電力設計流程的基本框架。其次，提出了基于數字化的電力設計流程再造方案，引入自動化工具，優化流程設計，使設計流程數字化、智能化和網絡化。最后，對設計流程再造的應用效果進行評估。結果表明，再造后的電力設計流程在減少設計階段消耗總時間、提高設計效率和優化設計方案等方面均取得了顯著成效。本研究為電力設計流程的持續優化與創新提供參考。

關鍵詞：數字化集成設計；電力；流程；再造

中圖分類號：TM75"" """""""文獻標志碼：A

隨著信息技術快速發展，數字化集成設計在電力設計領域的應用越來越廣泛。傳統的電力設計流程已難以滿足現代電網建設高效、智能、環保等要求。因此，基于數字化的電力設計流程再造成為當前研究的熱點和難點。電力設計是電網建設的關鍵環節，其設計質量和效率直接影響電網的運行性能和經濟效益。傳統的電力設計流程存在信息孤島、設計周期長、優化程度低等問題，已無法適應現代電網建設的快速發展。數字化集成設計技術為電力設計流程再造提供了有力支持。

1原有設計流程

原有設計流程包括初步設計階段、司令圖階段和施工圖階段。在施工圖設計階段，須將各子系統進行詳細布局，完成施工圖。在引進數字一體化設計平臺后，這2個階段越來越模糊。利用數字集成設計平臺可以不斷優化設計模型，使整個設計從粗到精，循序漸進，司令圖和施工圖階段的劃分就不會那么清晰了，平臺的出圖模塊使大多數圖紙出圖工作都能自動進行[1]。在某種程度上，現有設計流程已成為制約設計效率與品質提高的障礙。在建立數字化綜合設計平臺的過程中，雖然解決了部分局部化的問題，但是設計人員仍然保留原有的設計習慣，導致其在實際應用中存在工作流程不順暢、效率低等問題。該過程重組的主要目的是解決設計過程與設計平臺之間不匹配的問題，對內部數字化集成設計平臺的應用起示范作用。

2基于數字化集成設計的設計流程再造規劃

在電力設計流程再造過程中，基于數字化集成設計，利用流程再造“階段-活動”（S-A）方法，確定設計流程再造的基本S-A框架表，見表1。

在此基礎上提出基于S-A架構圖的概念，并對其進行分析。在故障診斷中利用魚刺法將工作經驗與專家調查相結合，選取“設計變更”作為評價指標，結合在工程實踐中遇到的問題，總結工程變更發生的原因。

作為設計過程中的核心環節，提資流程是否順暢與整個設計流程的推進、完成有統計學意義。為了提升設計效率和質量，須對提資流程進行效能分析[2]。在此基礎上，采用抽象化的方式理解提資過程，并運用Petri網建模具體分析和改進。首先，需要對提資流程進行分析，分析其中的問題。使用Petri網建模，可以將提資流程中的各個環節、資源以及它們之間的關系可視化，更好地理解流程的動態行為。這包括分析提資流程中的各個環節是否高效協作，資源是否得到合理分配以及是否存在信息孤島或溝通障礙等問題。在分析了提資流程的效能后，根據分析結果提出相應的再造思路[3]。這些思路可能包括優化流程結構、改進信息傳遞方式以及提升資源利用效率等。使用Petri網建模，可以模擬這些再造思路的實施效果，選擇最佳方案。單次提資的Petri網模型如圖1所示。

由圖1可知，p1～p6這6個庫所分別代表設計流程中的不同階段：從最初的準備提資數據開始，到準備校審、校審通過或未通過，再到提資失效或提資完成進入設計階段。這些階段構成了設計流程的核心內容，也是需要重點關注的環節。同時，t1～t5這5個變遷則代表了推動這些階段向前發展的動作或事件。例如，發布數據是啟動整個提資流程的關鍵步驟；提資校審是保證數據質量的重要環節；提資完畢則標志著一次提資流程的結束。如果在校審過程中發現問題，就需要進行提資待修改和提資修改這2個步驟，直至問題得到解決。使用Petri網建模，可以清晰地看到設計流程中的每一個環節以及它們之間的關系。這不僅有助于更好地理解設計流程，還能夠在模擬中嘗試不同的再造思路，觀察它們的實施效果。采用這種方式可以選擇最佳方案，保證設計流程高效、準確。將上述模型進行簡化，繪制多次并行提資簡化后Petri網模型（如圖2所示）。

在電力設計流程中，提資環節不僅扮演著信息傳遞的關鍵角色，還是保證設計任務順利進行的重要環節。在實際操作中，提資流程在配合時間方面經常會遇到問題，這直接影響了整個設計流程的效率和進度[4]。因此，當前亟待解決的問題是研究提升非增值的提資環節效率的方法。首先，要深入理解提資失敗的原因。其包括信息傳遞不暢、溝通不及時和資料不準確等多種因素。深入分析這些因素，找到導致提資失敗的根源，有針對性地進行改進。其次，要優化提資流程中的配合時間。配合時間的長短往往取決于多個部門和團隊之間的協同效率。因此，可以加強部門間的溝通協作、建立高效的信息共享機制等方式來縮短配合時間，提高提資流程的整體效率。提資時間、提資失敗間隔時間和提資修改返回時間應當滿足下述條件，如公式（1）所示。

（1）

式中：F（t）為條件函數；t為系數；λ為時間變量。將λ分別代入λp、λF和λR，分別為平均提資時間、平均提資失敗間隔和平均提資修改返回時間。三者之間的密度函數如公式（2）所示。

（2）

綜上所述，提升提資部分速率，降低提資失敗率和修改率，提升提資部分效率。基于此，將原有數字化集成設計中的信息化設計數據流進行初步重組規劃，如圖3所示。

為了深入理解并優化現有的電力設計流程，采用流程圖法進行分析。與國際工程公司的流程進行對比，發現在應用數字化集成設計后，司令圖階段的布置設計質量十分重要。原有的司令圖階段在設計深度和設計周期方面均無法滿足數字化集成設計的需求，因此，對該階段的流程進行再造研究十分重要。新的設計流程從管材選型開始，在初步設計階段，根據項目具體需求確定適用的標準[5]。系統工程師負責完成系統設計，生成系統圖。隨后，各專業團隊根據系統設計的內容確定所選用的等級，并保證各個等級中的元件均符合標準化要求。同時，根據項目的實際需求提供參考項目的設備、管道等模型。各專業布置工程師在設計平臺的支持下，根據系統圖完成各個系統的初步布置，結合廠房布置確定主廠房軸網的尺寸。初步確定管道系統和設備布置方案后，及時與結構專業進行溝通，進行荷載提資確認，減少手工繪制提資圖的工作量，提高設計效率和質量[6]。再造后新工作流程如圖4所示。

3設計流程再造應用效果分析

在推進某電力設計項目的過程中，業主方對施工方的精細化程度提出嚴格要求，希望對數字化設計成果進行階段性的評審。這個新的挑戰要求設計團隊不僅要保證設計質量，還要保證設計流程的透明度和靈活性，以滿足業主的評審需求。如果繼續沿用傳統的電力設計流程，那么設計團隊將面臨多重挑戰。首先，傳統流程可能難以滿足高度精細化的設計要求，導致設計成果無法達到業主的期望。其次，由于傳統流程在信息共享和協同工作方面具有局限性，因此難以滿足業主對數字化設計成品進行階段性評審的要求。不僅影響設計效率，還可能引發額外的設計和配合工作，使工作量成倍增加。因此，為了滿足高標準項目的需求，設計團隊必須重新審視并優化電力設計流程。在這樣的背景下，應用上述改造后的新流程完成電力設計，并對其應用效果進行分析。記錄同一個項目在應用再造電力設計流程和原有設計流程的過程中各階段消耗時間，再造效果對比見表2。

由表2可知，經過再造后的電力設計流程在各個階段所消耗的時間明顯縮短，不僅體現在設計階段消耗的總時間上，還體現在各個環節中，說明整個設計流程更高效，設計效率明顯提升。特別值得關注的是司令圖階段。在這個階段，采用集中協作的方式，布局設計的流程更流暢。這種協作模式不僅優化了設計過程中的信息流通，還保證了設計團隊之間的緊密配合。這樣的改變使處理管線的效率和質量都得到顯著提升。

隨著管線處理效率提高，向下游專業（例如土建、電氣等）提供設計條件的時間也相應縮短，說明下游專業可以更早開始工作，加快整個項目的進度。同時，由于上游條件的限制減少，因此下游專業能夠根據自己的實際情況優先完成那些受上游條件影響較小的任務。此外，數字化協同設計平臺的應用也起到了關鍵作用。在這個平臺上，各個專業團隊可以實時共享信息、協同工作，縮短等待和提交材料所需的時間。這種協同設計的方式不僅提高了工作效率，還保證設計質量穩定提升。

綜上所述，電力設計流程再造后，不僅在時間消耗方面顯著優化，還在工作效率和協同性方面取得了明顯進步。這些改變為電力設計行業帶來了新的發展動力，也為未來的設計創新奠定了堅實的基礎。

4結論

基于數字化的電力設計流程再造研究取得了顯著成果，為現代電網建設的高效、智能、環保等要求提供了有力支持。隨著技術不斷發展和電網建設日益復雜，還需要進一步深入研究，不斷完善和優化電力設計流程，以適應未來電網建設的更高要求。筆者將繼續關注數字化集成設計技術的發展趨勢，加強與其他相關領域的合作，推動電力設計流程的持續創新和發展。

參考文獻

[1]馬超，常增亮，高興國，等. 基于Android平臺的電力工程外業踏勘三維輔助系統設計與實現[J]. 電力勘測設計，2024（1）：77-81，88.

[2]張建新，常東旭，邱建，等. 適應新型電力系統的安全穩定控制系統及裝置設計方法[J]. 電網與清潔能源，2023，39（12）：10-19.

[3]呂耀棠，李志中，吳小剛. 基于大數據技術的電力調度準時性全流程管控系統設計與應用[J]. 廣東電力，2023，36（12）：76-82.

[4]徐亦平. 基于電力勘測設計業務流程再造的企業數字檔案館建設策略研究[J]. 科技資訊，2022，20（24）：236-240.

[5]王清永，劉沁儀，陳逸彬，等. 電力全流程報修平臺的分析與設計[J]. 電腦知識與技術，2021，17（29）：82-84.

[6]田海波，何萍. 基于實物惟一編碼的電力設備退役處置全流程優化系統設計與實現[J]. 電氣技術，2021，22（3）：74-79.