深圳质量知与行 中广核设计：创新数字技术应用 打开核电设计新局面

  中国质量新闻网讯（许创业 潘凌霄）核电产业是我国的战略性能源产业，对于稳定国家安全形势，支撑经济高水平发展起到非常大作用。1987年8月，我国第一座大型商用核电站“大亚湾核电站”在深圳大鹏开工建设。以大亚湾核电站为起点，我国核电在近40年的发展中，走过了“引进、消化、吸收、再创新”的质量提升历程，完成从“核电大国”向“核电强国”的转变。作为大亚湾核电站的建筑设计企业和母公司，中国广核集团已发展为世界知名的核电企业，其自主研发的“华龙一号”三代核电技术，在世界核电领域擦亮了中国品牌。

  安全和质量是核电发展的生命线，核电站的设计则是保证电站运转安全、高效的基础。作为中国广核集团旗下的具有覆盖全厂核电设计专业配置的综合性设计院，深圳中广核工程设计有限公司（以下简称设计企业）是“华龙一号”核电管道设计的重要力量。近年来，设计公司通过创新构建核电管道力学计算分析系统，打通核电管道力学计算中所有的环节的信息壁垒，大幅度的提高了核电管道设计质量和设计效率，为我国核电事业高水平质量的发展作出积极贡献。2020年，设计企业入选国务院国资委“科改示范企业”名单。

  在位于深圳龙岗区的天安数码城，设计企业计算机辅助设计室主任周志钢通过模型展示的方式介绍了核电工程设计和核电管道力学设计的复杂性与重要性。

  在全球范围，核电工程设计都是一项极富挑战性的工作，是指根据核电建设工程的要求，对所需的技术、经济、资源、环境等条件做综合分析、论证，编制建设工程设计文件的活动。其中涉及到反应堆设计、工艺系统与布置设计、总图及海工设计、建筑及结构设计、核心设备设计、放射性废物回收处理处置及退役设计、电气及仪控设计等，对多学科交叉应用的要求极高。

  其中，十多万米长的核电站内管道设计，是核电安全的重要保障之一，也是非常庞大而复杂的体系。这些管道像毛细血管一样，深入到核电站的各个角落，承担着各种设备之间的能量和介质的传递功能，一定要通过力学分析论证管道在各种工况下应力限值是否达标、管道系统能否安全稳定运转。“这就好比，你需要在一个人体模型上将所有毛细血管描绘出来一样。”周志钢说。

  在过去，核电管道设计对人工的依赖性较高。在核电设计阶段，就要投入大量人力进行布置建模、力学建模和计算分析，且过程需要反复迭代。这往往是一项需要整个团队花费数月时间不断计算和设计才能完成的工作。更为要命的是，如果一个环节的场景或条件发生明显的变化，往往就需要对整个力学工程进行重新设计和分析。

  2010年，公司启动“华龙一号”自主研发。其重要目的，是要实现全面自主化设计，保障设计质量和设计全过程全部自主可控。2018年，设计企业提出数字化转型，为此专门成立了数字化转型领导小组。设计企业先后自主研发了多款提质增效的设计软件，用来辅助设计工作，提高设计质量。

  2020年，设计企业开始组建项目团队，攻关核电管道力学计算分析信息化系统。“我们广泛开展了需求分析和技术调研工作，通过广泛借鉴，取长补短，结合公司具体应用需求，逐渐形成系统建设方案。”周志钢说。2021年，设计企业完成了力学计算分析系统的开发测试，在经过多次的试运行和优化完善后，于2022上半年投入到惠州太平岭项目中。该力学分析系统从筹备到投入项目应用，用了三年左右的时间。

  核电管道力学计算分析系统的出世，对于核电管道设计工作是一次重要的革新。在过去，核电管道设计虽然也大量运用了数字化技术，但管道设计的不同环节往往是互相割裂的。“这就导致了一个环节出现变动后，下一个环节不仅没办法做到第一时间跟进调整，而且事后还在大多数情况下要对前期工作进行推倒重来。这样的结果是，核电管道设计工作效率缓慢。”周志钢回忆道。而在核电管道力学计算分析系统的加持下，不仅核电管道布置组与计算组的协作关系更加紧密了，还能够实现更快速的迭代计算，及时修正布置设计缺陷，非常大程度上减轻了布置设计变更频繁以及管道计算组人力紧张的压力。

  周志钢说，这套核电管道力学计算分析系统最大的亮点在于管道力学计算模型自动建模。设计企业在系统开发阶段，总结了中国广核多年来核电管道设计和建设的丰富经验，实现了不同场景组合生成不同的力学模型。“这项工作在国内外并没有可参考和能够直接拿来用的例子。”周志钢说。为实现自动建模，设计企业通过培训授课、一对一讲解、实操演练等手段，让研发人员一点点地把管道应力分析软件的计算输入模型文件建模规则理解、吃透，并通过程序开发，实现计算模型自动建模技术。自动建模技术上线后，设计企业又对其功能来测试和验证，保证了建模的准确性。另外，该系统还提供管道力学计算报告的一键生成。通过报告自动编制技术，形成客观、准确的计算报告，大幅度的降低了人因失误的几率。

  核电管道力学计算分析系统的推出，实现了管道力学分析工作标准化、数字化，大大降低了分析过程中的人因失误发生的概率，设计质量得到了提升与保障。据介绍，该系统的推出，助力核电管道施工效率提高了80%以上。

  深圳早在1987年就举办了第一届QC小组活动成果发表交流会。至今，QC小组活动成果发表交流会已经在深圳举办了30多届，有力带动了深圳企业接入QC小组管理方法，促进了深圳万千企业高水平发展。

  设计企业就是推行全面质量管理方法践行高质量发展的优秀企业之一。在公司内不同业务、不同部门的成员组建成专题项目攻关小组的做法甚为流行。据周志钢介绍，设计公司倡导践行“核安全和质量是生命线”的发展理念，并格外的重视质量管理体系建设和质量管理工具的引入和使用。2008年，设计企业真正开始启动QC小组的建设工作，大多数都用在设计研发过程中技术攻关、设计生产中的质量上的问题解决等，以推动生产经营活动的顺利开展。

  QC小组又称为质量管理小组，是指在生产或工作岗位上从事各种劳动的员工，围绕企业经营战略、方针目标和现场存在的问题，以改进质量、降低消耗、提高人的素质和经济的效果与利益为目的组织起来，运用质量管理的理论和方法开展活动的小组。QC小组以职工自愿参加为基础，实行自主管理，是企业中群众性质量管理活动的一种有效的组织形式，有着非常明显的自主性、广泛的群众性、高度的民主性和严密的科学性。

  在正式导入QC小组制度之前，设计公司组织研究了《QC小组活动指南》《QC小组基础教程》《QC小组活动手册》等书籍教材，进行了全面充分的知识储备。另外，利用内外部培训资源，培养了一批QC小组诊断师队伍，为活动开展进行了人才储备，并结合公司真实的情况进行了建章立制。目前，设计企业已累计注册QC小组487个，累计获得国家级、省部级、行业级、深圳市等外部奖项217项，连续四年获得“全国优秀质量管理小组”奖，被中国质量协会评为“全面质量管理推进40周年”杰出推进单位。

  QC小组又在核电管道力学计算分析系统的建设中发挥了啥作业？据介绍，在核电管道力学计算分析系统建立初期，设计企业设计了好几套研发方案，但在内部讨论中一直无法达成统一意见。为了推动项目顺利开展，设计企业在核电管道力学计算分析系统建设中接入了QC方法。“我们组织力学专业技术人员召开了多次的专业相关知识和业务培训，也邀请系统开发的同事跟力学同事联合办公，两个不同专业的成员全天候一起办公，有问题就当面问，及时解决。这样的解决方法，让我们的研发人员在短期内对管道计算分析工作有了全面认知，跟专业技术人员交流起来基本消除了障碍。我们的系统以顺利研发并投入项目应用。”周志钢说。

  另外，在“华龙一号”的研发过程中，设计企业为了开展设备研发、自主软件开发、系统模块设计等领域的创新攻关，也陆续成立了若干QC小组，保证了该堆型的成功研发。