AP1000首堆工程設計接口管理研究與應用探討

摘要：核電項目設計接口管理是一項重要的、繁雜的技術管理工作，是核電廠設計工作順利進行的關鍵。文章對具有代表性的AP1000首堆工程設計接口管理體系、模式和實踐經驗進行了分析和研究，為后續核電項目的設計接口管理提供了方法和思路。

關鍵詞：首堆工程；設計接口；接口管理；實踐經驗；核電項目 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM623 文章編號：1009-2374（2016）22-0038-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.22.019

1 概述

核電工程建設是一項多方參與、多專業配合、多方位推進、多工種交叉作業的復雜系統工程，核電廠的工程設計需要眾多設計供方和設備供方共同完成，必須處理好設計接口數據交換，使相關聯接的系統、部分或單元之間在界面處相互匹配、彼此銜接，才能保證設計輸入準確有效、確保電站系統功能的實現，因此高效的接口管理體系和有力的控制手段對整個項目的工程設計顯得極為重要。

項目合作方式和合同簽訂方式直接決定了設計接口的具體形式和內容。AP1000首堆工程核島（Nuclear Island，NI）、常規島（Conventional Island，CI）和電站配套設施（Balance of Plant，BOP）設計分別由不同的設計單位來完成。這種合同方式決定了該項目的設計接口為NI、CI和BOP之間的島間設計接口。而對于AP1000將多個NI系統的設備布置在CI汽輪機廠房的特點，CI設計方在完成NI設備布置、管線布置和電氣/控制接口設計的同時，還需滿足NI設備在縱深防御、輻射防護、消防、防水淹等方面的要求，使得AP1000設計接口比以往核電項目更為復雜。設計接口管理的質量和成效直接影響項目的設計進展，因此有必要對核電項目設計接口管理的關鍵技術進行研究，提升技術水平和管理能力，實現設計接口的有序、高效管控。

2 AP1000首堆工程的接口管理

2.1 設計接口管理體系

采取多合同-業主自管模式的AP1000首堆工程參考國內二代加核電站建設經驗，建立了以接口管理程序（Interface Management Procedure，IMP）和設計接口控制手冊（Interface Control Manual，ICM）為主體的接口管理體系。IMP規范接口信息交換流程，制訂接口協調原則和方式。ICM是接口條目的動態清單，每條接口條目細化合同中的設計分工，羅列了接口編碼、接口內容、交換方、交換進度等信息。各設計方之間利用接口信息交換單進行數據交換，每個交換單的編碼均與ICM中接口條目對應；正式信函作為接口信息交換單的載體進行傳遞，并將信函編碼記錄至ICM中進行歸檔，便于查詢和跟蹤。

2.2 設計接口管理模式

AP1000首堆工程合作模式使得業主單位成為設計接口數據交換的控制中心。面對設計接口條目繁多、內容錯綜復雜的局面，業主單位組建了專門的接口協調機構來管理和協調各方設計接口資料交換活動。

接口協調機構審查和跟蹤ICM的狀態，結合設計進度和接口資料需求進度及時提醒和敦促有關責任方完成接口資料的提交和確認，并根據接口交換的進展定期升版ICM。在合同和IMP管理要求之下，靈活運用多種協調方式促進接口交換工作，包括重點接口問題的技術專題會議，涉及多專業的綜合接口協調會以及包含影響接口的整體設計和建安問題等內容的項目季度協調會。

2.3 設計接口特點

AP1000首堆工程的合同約定、合作模式、機組技術特點等因素賦予了該工程設計接口管理不同于其他項目的一些特點，主要體現在以下四個方面：

2.3.1 管理接口復雜。AP1000首堆工程是一項國際合作建設項目，設計采用拆分委托分包模式，同時NI、CI設計方內部均為聯合體形式；根據NI合同約定，組建聯合項目管理組織（Joint Project Management Organization，JPMO）實現NI項目管理。這種多設計合同和設計聯隊特點致使管理接口中間方較多，AP1000首堆項目設計接口關系見圖1。各設計方之間設計接口數據的傳遞必須經過業主和JPMO的方式降低設計接口交換的效率。

2.3.2 施工設計不成熟導致接口信息的不確定性。AP1000首堆工程在NI合同簽訂前，尚未進行施工設計。隨著設計深入，后期接口參數與前期數據存在較大出入，甚至于顛覆性變化。設計接口參數的不確定性給CI系統設計和汽輪機廠房綜合布置帶來較大障礙。由于施工設計的不成熟，NI設計進度滯后和設計固化進程緩慢以及補充提出的設備縱深防御、輻射屏蔽、抗震等設計接口要求，擾亂了CI設計方的正常設計進度。頻繁的設計變更導致接口條件，甚至接口邊界的變化，嚴重阻礙了接口的順利交換。

2.3.3 電站布置及設計分工增大接口難度。AP1000NI部分有14個非安全相關系統布置在汽輪機廠房內，系統設計及系統設備布置區域的設計由NI設計方負責，CI設計方負責汽輪機廠房綜合布置、土建結構及系統設備、管道的詳細布置設計，有別于國內目前核電站對汽輪機廠房的工程設計要求。這樣的布置特點和合作方式大幅增加了接口數量，并要求CI設計方滿足NI設計要求，增大了接口管理和協調難度。

2.3.4 設備本地化和設備提資進度影響接口固化。NI工程設計采用美國相關法規、標準和規范對于設備重量、外形尺寸等接口提資，NI設計方一般是根據美國市場相關制造信息來提供。設備國產化以后，由于材料、制造工藝等因素的制約，完工設備在重量、外形尺寸往往超出原有設計值，其空間需求大幅增加，突破了原有預留區域和空間，不得不多次調整汽輪機廠房綜合布置。設備采購進度與設計進度需求的不匹配，使得CI廠房中的NI系統設備及管道布置在很長一段時間內處于提資、澄清、修訂、再提資的反復流程中，制約了接口的正常交換和關閉。

2.4 設計接口管理特點

以業主單位為主導的接口協調機構在設計接口管理的具體實踐也呈現出一些特點：

2.4.1 督促和協調作用非常重要，效果顯著。業主單位對接口條目管理的提前預警，協調方式運用靈活以及接口信息溝通高效有效地推動了各設計方的接口交換工作。業主單位協調工作后會有批量接口得到交換或確認關閉，同時設計計劃和設備采購計劃之間建立的多元化協調機制和各層次的溝通渠道發揮了積極有效的協調和推動作用。

2.4.2 強有力的技術支持保證了設計接口質量。業主單位委托總體院負責整個電站工程設計過程中的NI、CI、BOP三島間接口技術參數匹配性的技術審查。總體院憑借其技術實力，協助業主在重大接口技術問題的決策上發揮了巨大作用，彌補了CI設計方在核電站縱深防御、抗震設計、主蒸汽和主給水管道斷裂甩擊、輻射屏蔽設計等技術方面的不足，保證了接口技術要求的實現。

2.4.3 根據工程建安要求，實時調整設計接口交換進度。受NI設計進度滯后影響，當項目施工設計后期的設計三級進度無法支持和指導設計接口交換時，業主單位提出了“滾動管理，分級協調”的策略，并根據現場工程需求計劃調整了接口交換進度，優先完成直接影響工程建安的設計接口交換。

3 AP1000首堆設計接口管理成果的思考和應用

在國內核電項目建設積累的接口管理經驗基礎上，AP1000首堆工程所建立的設計接口管理體系和運用的管理辦法是比較符合工程設計需求的，對工程設計起到了積極的促進作用。歸納起來，AP1000首堆設計接口管理的原則為：以合同為基礎，用程序來規范，事先預警，分級管理，積極協調。

根據核電工程實踐，不論是總承包—— “交鑰匙”模式，切塊分包——委托管理模式，還是多合同——業主自管模式，接口管理在核電項目管理中都是最敏感的部分，也是管理難度較高的部分，同時還是最難規范的地方。它對接口管理體系的完備性、接口制度的操作性、接口管理組織的靈活性以及接口信息溝通模式等多方面提出了要求。AP1000首堆工程在核電項目設計接口管理中具有明顯的代表性，結合其管理實踐，對后續核電項目設計接口管理提出五點參考建議：

3.1 理清設計接口邊界，明確責任分工

核電站項目投資巨大、工藝復雜，其設計需要眾多的設計單位和設備供應商合作完成。清晰的設計邊界和明確的設計分工對于設計接口的順利交換至關重要。若項目合同未詳細規定，應單獨建立各設計方認同的接口設計分工說明，分系統或設備反映功能接口參數要求（各工況下流體參數、電氣負荷、控制原則等）、實體接口位置、布置設計內容和資料深度等信息，避免在接口交換過程中出現接口責任難以確定的現象。對于翻版或改進建設的核電站項目，可以在初步設計階段，在不降低系統功能和安全要求的前提下，通過設計優化和設計改進，將接口交叉較多的系統或區域由一家設計單位承擔，以減少設計接口，提高接口交換效率和準確性。

3.2 ICM覆蓋應全面，精確接口需求

完整的ICM應至少包含設計方之間的接口和設計方與設備采購方之間的接口，必要時針對電站控制系統（Digital Control System，DCS）和模擬機建立專門的ICM。亦可根據接口組織關系分別建立ICM避免接口遺漏，有利于設計進展跟蹤和問題的及時發現。

某個具體ICM接口的劃分也應實現精細化，根據接口信息的使用目的進行分類。具體的設計接口種類劃分示例如下：

ICM中接口內容描述應以“精、準”為原則。將涉及區域廣、子項多、接口成熟時限長、跨專業的內容進行拆分，使每條接口需求清晰明了，便于提資方提供完整、準確的接口資料，從而提高接口效率。

3.3 加強上游接口控制，妥善處理接口變更

上游設計接口方案或原則的小變化，就有可能引起下游接口的大變化。設備或管道布置要求或工藝方案變更會引起整個系統布置變化或相關輔助設備、工藝系統配置等一系列的變動，甚至引起接口范圍和邊界的變化，因此參與接口交換的設計方和采購方應充分重視上游設計方設計接口要求或設計變更引起的接口內容變更、接口邊界和接口分工變化，建立起對設計接口變更的控制，充分考慮其對設計分工、現有設計的影響程度。對于提出的糾正方案和措施，應在確保接口技術要求的前提下，實現進度和項目投資影響的最小化。

3.4 設計接口交換進度與設備采購進度需協調匹配

設備采購進度與設計需求不匹配，會增加接口數據的不確定性，為后續的設計變更埋下伏筆，進而影響建安活動。因此在確定設計接口交換進度時還需考慮設計、采購工作的邏輯關系，充分研究進度計劃中的三個重要時間要求：采購技術規格書時間要求、設計方的設備信息輸入時間要求、圖紙到現場時間要求。設計方要有足夠的時間完成并提交設備技術規格書，供采購方編寫標書；采購方要根據設備信息需求時間要求進行接口交換，滿足設計方的設計出圖進度要求。只有滿足前兩個時間需求后，設計方和采購方才能滿足施工方的圖紙和設備到現場的時間要求，從而滿足建造進度，所以確保設備采購進度和設計接口交換進度不脫節是做好設計接口進度管理的一個關鍵環節。

3.5 建立接口信息數據庫，提高管理效率

ICM接口數量龐大，AP1000首堆工程僅設計接口近1000個，按照接口關系分別建立、細化專業，接口條目會多達3000～4000個。另外，對于特定的某一接口，從打開到關閉需要5～6次才能實現關閉。對于這樣一個龐大的ICM，通過Excel進行人工管理，難度大，管理效率降低。對于多次交換的接口可能要收集全部的接口交換單才能獲得完整的接口信息，不利于接口數據的收集和使用。因此，建立關聯數據庫的計算機管理系統不但能夠隨時掌握接口交換的動態，實現接口交換的預警，也方便接口交換資料的檢索，利于對接口數據的審查。對于翻版或改進項核電項目，數據庫平臺可以方便地移植到其他核電新項目中去，設計方對接口數據的使用可提前進行，很大程度上節省了接口交換流程，利于整個項目的進度控制。

4 結語

核電業主以自管模式建造核電站時，接口管理是整個項目中比較重要且難度比較大的地方，在項目初期對可能影響到設計接口交換的因素進行分析和研究，并采用相應的對策和手段加以干預，可極大地加快接口交換進程，實現高效的設計接口管理。

以總承包模式建造核電站時，設計接口組織協調的重心由接口問題轉移至承包商和分包商及其之前的內部溝通關系上來，業主到位但不越位的協調和監督作用將促使各方有機地聯合起來，形成靈活高效的組織，增強協同性、整體性和凝聚性，積極促進設計接口交換，從而保障核電工程的安全性、可靠性和經濟性。歸納起來就是設計接口相關方在核電業主的協助和監督下，實現設計接口的順暢交換和無縫銜接，這也正是符合我國現階段核電建設需求的設計接口管理模式。

參考文獻

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程培訓中心.核電工程總承包與項目管理[M].北

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[2]齊英，趙金樓.核電工程項目的接口管理模式[J].現

代管理科學，2008，（4）.

作者簡介：趙徐軍（1984-），男，山西運城人，供職于三門核電有限公司，研究方向：核電項目設計管理。

（責任編輯：蔣建華）