走进核电工程公司探秘核电设计平台如何升级

作者：杨阿卓 2015年07月31日来源：中国核工业报浏览量：

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它集成了工厂三维设计、电缆敷设、力学分析计算等多种功能。基于这个平台，已经建立了一个数字化的“华龙一号”核电厂三维设计模型及完整的数据库，其中包含了5万多台套设备、165公里管道、2200公里电缆等。

从一层大厅西侧不起眼的小门，进入楼梯间，昏暗的灯光下，下两层楼梯，向左转，再向右转，兜了一小圈，一间略显空荡荡的办公室呈现在眼前：这里异常安静，工作人员不多，墙上的大屏幕闪烁，十几台电脑排列整齐，很像核电站的主控室……在位于北京航天桥中国核电工程公司总部大楼内要找到“‘华龙一号’三维设计综合平台主控室”还真不太容易。
　　可就是这个不起眼的地方让李克强总理赞誉有加。6月15日，李克强视察该公司时就在这里明确表示：“我看过很多‘互联网+’理念的项目，这里是我来过最好的地方。”随后访法期间，李克强总理特别提到：“中核集团华龙一号核电技术是依托互联网协同研发的，他们连接的科研机构有20多个，终端达500多台。”
　　“可以说，‘华龙一号’综合协同设计平台改变了传统设计方式”，“将核电工程设计智能化水平提升到新的高度”，“实现了‘数字化电站’的设计梦想，让设计成果可直接对接核电工程的采购、建安、制造以及项目管理环节”……多年的核电设计与工程管理经验让工程公司三维中心副主任刘俊祥的每一句表述都打上了逻辑缜密、客观冷静的“工科思维”标签。但谈起这个平台，不经意间，他的自豪之情溢于言表。
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　　“华龙一号”综合协同设计平台，将核电设计与信息技术进行了深度融合，充分利用互联网、数据加密、仿真与虚拟现实等技术，实现了核电站设计研发的全面升级，达到国际先进水平。
　　32岁的许花早上8:30准时步入办公室，打开电脑，开始一天的工作。他目前负责着“华龙一号”设备冷却水热交换器的三维设计工作，这一设备在核电站中的作用是将多余的热量导出到海水中，是核电站上万台套设备系统中的万分之一——这间办公室中，其他的40多位同事也在同时开展着“华龙一号”其它系统、设备的设计工作——每个人都对着自己的屏幕，静悄悄的，没有讨论，也没有交流。同时，身在成都中国核动力研究设计院“华龙一号”设计部门的数十名工程师们也在做着“华龙一号”的相关三维设计工作——同样，他们也对着各自的屏幕，敲击键盘，拖拽鼠标。然而，现实中他们面对的看似“割裂”的一块块屏幕，在虚拟的网络世界中却是一个统一的平台——“华龙一号”综合协同设计平台。“这里完全可以实现数据的实时交换。”刘俊祥告诉记者，对于庞杂的核电站系统设计而言，“综合”、“协同”这两个词组带来的意义是巨大的，“它实现了核电站设计研发的全面升级，达到国际先进水平。”
　　“对于涉及多达60多个专业，有上千设计人员共同参与的核电站设计而言，‘碰撞问题’是核电站设计中难以避免的顽疾。一个核电站的设计中出现上万个碰撞问题也不足为奇。三维协同设计是解决这一顽疾的根本方法。”刘俊祥介绍。“华龙一号”在采用三维综合设计平台后，除包括中国核电工程有限公司、中国核动力研究设计院两院四地协同设计外，还与核电业主、项目管理、工程采购、设备制造厂以及土建与安装施工等单位连接，提供相关设计数据支持，互联单位共约20余家。这些单位分布在北京、上海、成都、福建、西安、石家庄、郑州等地，协同设计平台的终端数量达到500个，并可以根据需要进行扩充。“设计人员随时可以了解相关信息与其它专业设计情况，随时协调设计接口；同时，平台提供了自动‘碰撞检查’功能，快速准确，使‘零碰撞’成为可能，大幅提升设计质量。可以说，综合设计平台改变了传统设计方式，真正实现了多专业异地协同设计。”刘俊祥说。
　　同时，这还是一个综合性平台。它集成了工厂三维设计、电缆敷设、力学分析计算等多种功能。基于这个平台，已经建立了一个数字化的“华龙一号”核电厂三维设计模型及完整的数据库，其中包含了5万多台套设备、165公里管道、2200公里电缆等。这些数据可应用于设备采购与加工制造。因此，它形成的设计成果是“数字化电站”，包含了核电站完整的设计数据，可直接对接核电工程的采购、建安、制造以及项目管理环节，能有力支撑各个环节提高工作效率和管理水平。“可直接生成设备清单及性能参数表用于采购，直接抽取施工图纸用于建安单位的预制与施工，直接发布下厂图纸到制造企业用于设备生产，数字化模型与进度计划匹配可作为建安工程的精细化管理工具，等等。”
　　“数字化电站”还是为业主和核电站运行单位提供全寿期服务的重要基础数据库，它在工程建设及核电站运维，直至核电站退役的全寿期内，都将发挥重要作用。
　　破：
　　从1995年秦山二期项目开始推广三维设计算起，2002年、2005年、2008年、2010年……工程公司一步一步不断地用“计算机”代替“绘图板”、用“三维设计”代替“二维设计”，用“互联网”代替“设计协调”…… 20年贮备才有今天的“2.0时代”。
　　2004年的一天，在岭澳核电项目担任核岛设总的刘俊祥被当时岭澳二期核电站总设计师的邢继叫到办公室，“你来兼管三维设计工作吧。”邢继开门见山。这件事让刘俊祥印象深刻，因为“这是三维设计真正走入了核电设计的核心环节——核岛设计。”此前，虽然早就有了三维设计中心，可它的工作一直没有与具体的核电项目相结合，因而，一直处于只设计“边边角角”的状态。
　　在核岛设计采用“三维”方式，这是“三维设计”在核电站设计中全面铺开的重要一步。“对任何工作而言，思维方式的转换都是非常痛苦、难以推动的一件事。” 刘俊祥说。在他的印象中，在上世纪90年代初，核二院（工程公司前身）用计算机画图代替“画图板”就颇费周折，“事实上，老的一代设计人员退休了，新的一代设计人员接班，这个过渡才算全部完成。”刘俊祥回忆。
　　从二维设计向三维设计的过渡推进得也非常辛苦。在岭澳项目的设计中，二维设计和三维设计兼而有之。当时工程公司总经理李晓明要求“所有的二维图纸一律转成三维图纸”。“这就意味着3万多张图纸的工作量。”刘俊祥感叹，核电系统本身就很复杂，三维设计系统的掌握也需要一个较长时间的学习，长达20年的坚定推进才让 ‘华龙一号’综合协同设计平台呈现今天的局面。
　　除了设计理念更新之外，平台建设上，工程公司也花费了大量精力。无论人力还是物力，对这个平台的每一次投入，刘俊祥都记忆犹新：“工程公司先后分阶段加大对三维设计平台的资金投入，分别于1995、2002、2005、2008、2010年根据应用的深入和三维设计技术的进步，逐步加大了资金投入，仅购置软件费用就累计达3000多万元。以2010年为例，购置软件费用达1639万元，这在当时，对公司来讲是在信息化投入最大的一笔。有了软件，相关的硬件配置也不能少，尤其三维设计要求的计算机配置又高。据我们不完全统计，这么多年硬件的配置费用也达到了400多万元。”
　　资金投入只是一方面，“要高效、方便、快捷应用到我们的核电设计，有针对性的研究与开发，甚至是创新必不可少。”根据统计，三维中心自己新开发出的管理和设计大小功能模块多达100多个，其中有6项获国家版权局颁发的计算机软件著作权登记证书。“如果将这些人力投入折算成费用，多年累计下来也已超过相关软硬件的投入。”此外，三维中心也同有关软件供货商、技术支持与服务商等签订合同，合作开发了十多项功能模块，所支付费用达700多万元。

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