基于航天零缺陷系统工程的核电生产准备阶段全过程管理研究

付志国，刘凤霞

（中核国电漳州能源有限公司，福建 漳州 363300）

摘要：基于航天零缺陷系统工程的理论方法，针对核电行业的变更改造、经验反馈缺失和设备及人因问题等痛点展开研究，构建生产准备阶段的全过程管理体系。研究表明，将航天零缺陷系统工程应用于核电生产准备阶段的全过程管理，实现了以经验反馈为依托，进行适应性分析与落实，有效规避了风险因素；通过经验反馈与工程窗口模型，从设计、设备制造等源头着手，实现了过程的量化控制；结合工程窗口开展落实AP-913采购阶段6个要素中的9条重点任务，细化设备基础数据收集流程，提高了设备可靠性的工作管理水平。

关键词：航天零缺陷系统工程；生产准备阶段；管理

1引言

核电工程项目规模较大，需要设计、制造、安装、调试各环节的高度协同与配合，是一个典型的复杂巨系统。随着核电系统规模和复杂程度的增加，以及未来核电对安全性、经济性和小型化、非能动等需求的不断提升，生产准备阶段包含的工作接口数目增多，提高了顺利接产核电站的管控难度[1]。基于此，本文通过引入航天零缺陷系统工程的理念，针对核电行业变更改造、经验反馈缺失和设备及人因问题等痛点开展研究，综合考虑安全性、经济性以及技术成熟度等要求，构建生产准备阶段的全过程管理体系。

2生产准备阶段痛点分析

核电工程全寿命周期包括四阶段：第一次混凝土浇灌（FCD）前的初步设计审查、主设备签合同制造、生产设施建造（模拟机）等过程；FCD后的详细设计、设备制造、土建、安装和调试阶段；正常生产的机组运行与大修和机组延寿/退役。随着未来核电系统对安全性、经济性等需求的不断提升，生产准备阶段包含的工作接口数目增多，因此提出了“生产准备全覆盖”的概念，即FCD前的阶段+成熟的移交接产+生产/运行/退役，此过程痛点如下：

2.1变更改造

为加强核电厂机组运行性能，提升其安全系数，必须不断对核电机组的构筑物、生产工艺系统、设备部件材料等进行实体或功能上的改变，即变更改造活动 [2]。变更改造的根本原因是设计。一方面，核电建设过程中，由于设计配合、设计改进、施工问题等原因，不可避免会产生设计变更；另一方面，由于设计不当导致商运后维修不可达的问题，增加了大量的人力和财力成本。从变更改造申请、设计、实施到竣工关闭，由于其涉及的专业与管理接口多、变更项目数量大等特点存在变更改造覆盖面不全和大修项目变更管理流程不完善的问题。

2.2经验反馈缺失

经验反馈可以实现对核电厂工程建设质量的主观把控，可以提高施工阶段处理各种问题的闭环管理能力，避免同类问题的重复发生；同时可以总结并推广核电厂建设中产生的良好实践[3]。如何将核电工程项目或科研设计过程中隐性的经验知识进行有效地收集、整理、反馈、利用，是核电亟待解决的关键问题[4]。目前，经验反馈的问题主要体现在：应用效果不理想，经验反馈与实际工作“脱钩”；经验反馈的质量有待提高；员工编制经验反馈的主动性不高；同行电厂经验反馈信息交流不及时。

2.3设备和人为因素

近十年，广核、中核投运的35台机组，在首循环中共产生68次非计划停堆事件，平均每台机组首循环2.125次非停。其中，设备故障40次，人因失误27次，管理失效4次。由此可见，在制造、验收、调试及试运行阶段，核电工程设备性能及可靠性暴露的主要缺陷、各种功能失效不满足标准的要求等问题与人为操作导致作业目的与实际作业效果之间的长时间偏差表现是导致机组非停的根本原因[6-7]。

3生产准备阶段全过程管理体系的构建

3.1建立基于“V”字模型的闭环控制流程

基于V型系统工程架构，以工程全寿命周期为演进主线，按照体系论证、设计验证、集成制造、测试试验、运行服务的节点划分，以设计管理领域、设备采购管理领域与调试生产领域按照前者V模型输出作为自身需求分析接入的方式，依次传递，各领域V模型独立运作又相互联系，同时纳入“递增—回溯—递归”系统工程要素，串联各节点责任接口与信息交互关系，形成工程活动集成架构，构建出如图1所示的多领域连续V模型。

图1 多领域连续V模型（a）设计管理领域（b）设备采购管理领域（c）调试生产领域

核电厂变更改造活动中的变更文件涉及部门多且缺乏关联管理。首先，应从前端控制文件生成的规范性，包括文件编码规则、编制文件模板、制定管理要求、确定编审人员资格要求等。当产生变更时，根据变更改造项目的规模和分类不同，明确变更竣工文件的收集范围，并制定目录清单。形成文件管理网络体系，串联各部门责任与信息交互关系，对于一项变更改造工作，变更管理模块下能直接发起新增、修订流程，也可以关联和引用变更影响文件，以上相关文件可在电子档案管理系统中建立关联关系。通过系统平台的管控，变更影响文件能实现前端控制和过程管理，从而保持完整性。

3.2技术风险控制

风险具有传递性与涌现性，风险的传递性表现为技术机理性与管理不确定性的传递，风险的直接后果即为失败，将直接引发各类安全性后果与直接经济损失

[5]。通过福清5号机现场调试参与，出现很多三新设备（新设备、新厂家、新设计）故障影响调试进度，收集福清5/6号机组110项三新设备经验反馈，对比漳州已采购设备（其中31项三新设备），进行适应性分析，分别在设计、采购制造、安装调试阶段进行落实。针对三新设备开展样机鉴定、沙盘推演工作及出厂前试验检测，熟悉检验流程，从质量、进度方面降低设备供货风险，以技术输出为设备质量提供保证；预先消化设备资料，系统参加设备培训，提高人员对三新设备的管理和维修能力，引进设备的状态监测和故障诊断系统，有效把控设备状态，提高设备可靠性管理；大量收集三新设备制造、组装、安装和调试，完整收集设备资料，探索规律，规避风险因素，免于调试中同类事件发生。

3.3过程量化控制

量化控制包含目标量化、过程控制量化、结果评价量化、流程量化。为保证核电站的安全可靠运行，漳州核电以内外部评估对标为改进的参考，逐步量化生产准备阶段的文件准备、设施/物资及服务准备、人员准备、工程参与（设计设备审查、现场跟踪）和移交接产工作。

紧抓调试经验反馈及维修不可达项目的收集情况，将同行经验反馈分类，并落实至其相对应的工程窗口，充分吸收和借鉴同行在生产运行的痛点，从设计、设备制造等源头着手，发挥好生产运行的技术优势，规避漳州核电重复发生参考电站、运行电站出现的关键/重大问题，夯实SSCs在建设期的管控。同时，通过收集各电厂运行期间的过程体系文件和运行记录，利用收集到的数据，运用统计学方法，对过程实施量化控制。当出现偏差时，可以及时采取相应的纠正及预防措施。量化过程中过程指标的设定是一个关键过程。通过寻找过程中需要加以控制的指标，确定指标的控制界限和判断异常的准则，将指标与运行记录相比，判断指标是否合适。若指标合适，则将控制界限相关的文件添加到过程体系文件中。对过程实施量化控制即确定了过程的指标及相应的控制界限和判断异常准则，则可利用过程的指标进行量化控制。

3.4以数据为依据，落实质量保证

已商运电站由于设备管理处成立晚，设备管理工作起步普遍较晚，基础工作不扎实，导致商运后设备可靠性差，主要影响因素有：设备基础信息缺失；监测手段不足；技术文件不全；经验反馈落实不到位；备件库存不合理等。

漳州核电作为国内首家践行设备可靠性管理程序AP-913新电厂部署设备可靠性关键要素的电站，将生产准备阶段设备可靠性工作和工程参与有机结合，通过探索与实践，形成总体思路，结合工程窗口开展落实AP-913采购阶段6个要素中9条重点任务，为漳州核电机组商运后的设备可靠性奠定坚实基础。此外，为解决关键设备监测手段不足的问题，从源头抓好设备可靠性工作，实现INPO AP-913新电厂部署设备可靠性关键任务，做好设备管理基础工作，可通过策划建立PdM体系，培养相关技术人员，引进PdM相关技术和设备，在调试阶段现场进行实战，建立PdM大纲，实施PdM数据采集、梳理、分析、应用，逐步实现基于设备状态的维修，同时引进泵、阀门等在线故障诊断技术，实现故障快速诊断和响应，以实现商运后利用设备诊断技术和大数据趋势分析应用，形成专家诊断系统，突破设备维修领域的瓶颈。

3.5完善闭环管理，实现质量问题归零

立足工程本身和工作质量的维度，重点关注亟待解决的系统性、全面性问题；深入剖析工程分析、设计及验证工作，层层分解，落实到底，并解决工作标准层层衰减的问题；将工作做细，找到做细工作的方法；强调要提升识别、发现与解决问题的能力。从维度入手完成深度与细度的渐进与递推层次、螺旋上升。针对质量问题推行双零准则，进一步深化对实施对象、范围和管理等方面的要求，提出“眼睛向内，系统抓总，层层落实，回归基础，提升能力”的新归零原则，逐步完善核电工程调试阶段管理的闭环控制。

4结论

将航天零缺陷系统工程应用于核电生产准备阶段的全过程管理，实现了：以经验反馈为依托，进行适应性分析与落实，有效规避风险因素；通过经验反馈与工程窗口模型，从设计、设备制造等源头着手，实现过程的量化控制；结合工程窗口开展落实AP-913采购阶段6个要素中9条重点任务，细化设备基础数据收集流程，提高了设备可靠性工作管理水平。

因此，将航天零缺陷系统工程应用于核电生产准备阶段的全过程管理，可以提高核电运行的安全可靠性，是核电全寿命周期管理中全过程把控的的重要理论依据。

参考文献：

[1] 蒋立国, 宋春景, 李响. MBSE在核工程设计中的应用[J]. 科技导报, 2019, 37(7):62-67.

[2] 姚彦通. 加强核电厂变更文件规范管理的探索与实践[J]. 浙江档案, 2020, No.467(03):55-56.

[3] 赵世成、王凯佩、杨静远. 经验反馈在核电厂建设过程中的作用[J]. 核安全, 2020, v.19;No.76(05):55-58.

[4] 刘谦, 高传波, 张爽,等. 核电工程建设经验反馈体系的构建[J]. 电力安全技术, 2018, v.20;No.267(07):5-8.

[5] 鲁宇. 航天工程技术风险管理方法与实践[M]. 中国宇航出版社, 2014.