核電廠數字化檢維修管理平臺設計與實踐

朱志強，王曉儒

（中核檢修有限公司，上海 201100）

0 引言

核電廠的維護主要包括日常維修和大修，大修的工作集中、時間短、強度高，對維修承包單位、維修技術與技能人員要求高。影響核電站維修工作質量的關鍵因素包括：維修管理、維修技術和具備相應技能的人員。維修人員技能通過技能評定來判斷，核電廠維修承包單位必須做好維修技術有效管理，才能保持高質量發展，才能保障核電運維安全。

由于核電廠核島區域具有放射性的特點，運行情況下不允許人員進入，主要通過維修技術規程和圖紙進行設備維修技術固化，核電廠運營單位通過文件信息化管理系統統一管理。維修單位主要通過技術規程、具有豐富經驗的技術人員以及專用裝備來實現維修技術管理和傳承，但必須保證專業技術人員有序傳承。核電廠核島有著大量結構復雜的核級設備，在面對多核電廠維修管理或經驗豐富技術人員流失時，僅憑圖紙和技術規程難以實現維修技術有效管理和應用。根據圖紙和技術規程進行維修技術、技能人員培育時，對人員的專業知識和素質有著很高的要求，培育的速度和質量不能滿足公司高質量發展的需求。

結合社會技術的進步，運用三維數字化方法結合信息化工具，建立基于模型的互聯網數字化檢維修管理平臺，能夠有效解決多核電廠維修企業的技術管理，進行技術固化、傳承及應用，顯著提升企業技術管理水平，發揮技術的價值。

1 多個核電廠維修技術管理的特點和需求

企業進行多電廠檢修技術管理，主要包括基礎技術數據管理、技術固化、技術進步和技術應用，主要解決將技術人員正確經驗和技術規程融合固化下來，將隱形技術顯性化，且維修工藝具備清晰、易于理解、開放和管理的特點，供多基地人員共同使用。

結合核電廠設備維修作業的特點，維修技術管理按設備分類管理。在技術基礎數據管理上，完善設備基本信息，包括系統、代碼、型號、材質等，其中維修作業涉及的部件、接口部分信息精準；在技術固化上，主要利用三維仿真將設備維修技術可視化，將人員經驗和技術規程固化；在技術進步上，要求設備基本信息和維修技術具備快速調整、更新功能；在技術應用上，一方面實現方案預演及分析功能，另一方面提高人員培育速度和質量。在多基地應用管理上，主要運用信息化工具開發實現。

為實現多個核電廠維修技術的有效管理，開發數字化檢維修技術管理平臺，融合信息化和三維數字化，進行維修技術管理及應用。

2 數字化檢維修技術管理平臺設計

數字化檢維修技術管理平臺設計首先需要解決架構、功能模塊及與三維數字化成果融合的問題。

2.1 數字化檢維修技術管理平臺的基礎設計

數字化檢維修技術管理平臺采用BS 架構，服務器部署，數據庫統一管理，授權賬號進行多基地應用管理。根據核電廠設備維修作業需要以設備為單位，進行設備編號、型號、材質、廠家等維修基礎信息關聯管理。

經過調研、分析，結合三維數字化開發經驗，采用輸入兼容性、維修數據管理、維修工藝展示、設備模型更新及升級、維修工藝改進、維修技術培訓有獨特優勢的Composer 軟件，實現與數字化檢維修技術管理平臺的融合。

平臺可實現檢修服務管理互動式3D 體驗，進行數據管理和操作，在平臺界面窗口中具備三維互動展示操作，互動式三維動畫，并可按需輸出高分辨率圖像和文檔。

2.2 數字化檢維修技術管理平臺模塊設計

數字化檢維修技術管理平臺以設備為單元，開發數據管理、動態管理、工藝及培訓管理和考試管理四大模塊。具備基礎單元編輯、修改、多賬戶授權、網頁登陸、自動備份功能等。根據實踐不斷補充、完善平臺數據庫，并隨時實現人員復訓。

數據管理模塊采用設備模型樹結構進行管理和導航，實現基于模型3D 可視化操作（包括360°視角查看、剖切、測量、隱藏、透視等），并關聯核設施規格、材料、歷次維修信息、零部件信息、設備內部結構可視化以及其他定義的屬性信息管理。

動態管理模塊實現4D 動態結果展示管理，增配實際工期計劃表實現多維度仿真展示，以實現在各基地的應用。開發文件在Delmia 軟件中單獨管理。

工藝及培訓管理模塊實現引導交互培訓操作管理。3D 工藝規程和交互式培訓具備脈沖閃爍引導交互式培訓操作，實現透明、剖切、測量、3D 仿真展示、顯示/隱藏等交互式操作，直觀生動的展示設備內部結構、系統拆除、解體檢修、清潔檢查、檢修回裝、測試等工作內容，將隱形技術顯性化、標準化。人員通過登錄授權可進行技術復訓，特別是在技術、開工準備階段應用效果顯著。

考試管理模塊為通用的計算機登錄考核方式。建立與培訓內容相匹配的題庫，系統隨機抽題考核，檢查培訓應用質量。

3 數字化檢維修管理平臺的技術數據開發及管理

3.1 數字化檢維修管理平臺基礎模型開發及管理

根據核電廠不同設備檢修作業需要，設備模型及仿真開發和應用需求，采用正向、逆向、仿形不同的方法完成建模，加強數據輸入文件的審核，模型開發后的尺寸核查，保證數據模型和仿真應用的可靠性。在模型輸入圖紙等資料滿足建模要求時，采用正向建模，模型顆粒度應滿足使用需求。在輸入資料不充足時，模型顆粒要求不高時，將圖紙調整為1：1 仿形建模。在輸入資料不足，模型顆粒度要求較高時，采用逆向建模，采集的點云進行逆向建模，滿足需求。

3.2 數字化檢維修平臺維修工藝固化開發及管理

核電廠維修工藝固化的核心要素是準確和易于理解，主要解決兩個問題：一是維修工藝的準確性；二是維修工藝固化的展現形式。本項目將執行生效的文字規程和工作負責人的經驗結合，總結形成圖、文、視頻類準確的輸入資料。使用Composer 軟件進行數字化規程開發，輸出無任何限制具備模型3D 操作的仿真，實現工藝固化。組織核電廠維修工藝相關領域專家及工作負責人結合文字規程，對仿真成果進行審查驗收，確保數字化檢修規程準確、有效。

3.3 數字化檢維修管理平臺方案預演開發及管理

針對重大維修及改造項目，根據擬定的改造工藝，應用Delmia 軟件開發，每個設備的每項作業建立獨立的作業動作，增加工藝計劃工期，繼續干涉分析和工藝仿真視頻查看完成工藝優化，記錄工藝過程風險點并制定應對措施，實現重大方案的預演。

3.4 數字化檢維修管理平臺交互培訓開發及管理

本項目采用Composer 軟件，在數字化檢修規程的基礎上二次開發，創建交互導航窗口，快速半剖、全剖和BOM 爆炸，幫助學員快速掌握設備結構及特點；開發脈沖式高亮閃爍引導交互式培訓，學員根據提示選擇正確零件/工具，逐步完成培訓，同時過程中可暫停進行隱藏、透明、剖切、測量等操作。通過組織相關領域專家和工作負責人審查，保證培訓教材準確。通過學員交互操作加深學員對零部件和維修操作的認識，通過無提示的交互檢修考核完成作業測試，培訓效果明顯提升。

4 數字化檢維修技術管理平臺應用

本項目開發的數字化檢維修技術管理平臺，已在分公司進行推廣應用，各基地通過網站登錄，學員可在相對安全的環境中、相對自由的時間里進行學習、復訓及強化，實現技術固化及應用，效果極佳。以培訓為例，通過本平臺應用，參訓人員培訓考核平均分提高5～10 分，培訓一次合格率提升至95%。

5 結束語

通過平臺建設質量管控和應用，以可操作3D 模型進行核電廠設備管理，以可交互操作仿真將維修技術固化，以交互式培訓教材實現交互培訓及考核，完成核電廠維修技術固化和應用，不斷開發擴充數據庫。建立方案預演能力，實現重大維修或改造項目預演，有效優化項目工藝，降低項目風險，有效管控風險，實現技術能力的高質量管理和提升。

通過核電廠數字化檢維修技術管理平臺開發及應用，發揮公司最優資源，實現技術固化，提升企業技術管理有效性，改變分公司技術人員技術準備、技術方案預演、人員培訓及復訓工作方式，提高技術人員技術準備效率和質量，提升技術方案預演能力，大大提升人員培訓質量，達到按需進行技術復訓和強化，實現技術固化和傳承，實現多電廠維修技術的固化、管理及應用，為企業高質量發展提供支撐。

通過核電廠數字化檢維修技術管理平臺，建立技術基礎數據庫，實現基于3D 模型的維修技術數據管理和應用，在現有維修數據管理的基礎上，實現核電廠維修技術管理的突破和進步，實現核電廠維修企業的多電廠維修技術的有效管理，為保障核電廠的維修質量提供了積極作用。

通過進行多基地維修技術固化、應用的有效管理的探索和實踐，實現技術標準化工作、培訓工作的改變和提升，實現技術的可持續發展并發揮數據價值，為多基地維修技術管理和培訓管理提供思路和路線，為企業多基地技術管理提供借鑒，為基于3D 模型的數字化技術發展做出貢獻。

核電廠數字化檢維修技術管理平臺是基于3D 模型的數據管理平臺，還有進一步提升的空間。進一步開發核電廠數字化檢維修技術管理平臺的移動端，提升平臺應用廣度和頻率。針對核電廠核島環境與一般的環境差異較大，管理和安全要求極高，可以采用VR 技術實現沉浸式維修和受限空間作業的體驗，進一步強化、提升關鍵設備維修的培訓效果。