核電工程DCS項目管理組織研究與實踐

　　一、引言
　　
　　上世紀90年代以來，隨著電子技術飛速發展，傳統的組裝式儀表控制逐漸被數字化控制技術所取代。數字化儀控系統（DCS）在常規電站得到廣泛應用，經過多年的實踐驗證和不斷改進，DCS的安全性、可靠性、經濟性方面得到充分肯定，為DCS技術在核電站應用創造了條件。
　　
　　近年來，DCS在核電站的應用越來越廣泛，但從之前應用DCS的核電工程項目來看，無論是法國的N4、芬蘭的EPR，還是國內的田灣核電站，其DCS項目均存在較大的延誤，有的被其他設備的延誤所覆蓋，有的直接導致項目延期。嶺澳核電站二期工程DCS項目實現了國內外核電站DCS進度無延誤的先例，是國內外目前為止*個沒有產生延誤并且還能夠隨著整個工程提前三個月投產的核電站DCS工程項目，其DCS項目管理組織的有效性，為項目的成功奠定了堅實的基礎。紅沿河等新項目基于該項目管理組織進行了適應性調整和完善，DCS項目正在有序推進。項目管理的主要工作有哪些以及如何進行有效的項目管理，本文進行了相應的分析和建議。
　　
　　二、核電DCS項目特點　　
　　全廠數字化儀控系統是核電站zui大的儀控系統，涉及200多個電站工藝系統，它將各現場分散的儀表和執行機構通過總線通信起來，實現集中監控和管理。
　　
　　近年來，DCS在核電站的應用越來越廣泛，并且逐漸形成一種趨勢，新建二代加改進型電站（900MW及以上機組）都采用全廠DCS進行控制，田灣VVER堆型電站從一期開始即采用全廠DCS進行控制，三代核電技術（如AP1000，EPR）均采用全廠DCS進行控制。國內外不斷有已經投入商運的機組進行DCS數字化儀控改造，如日本伊方核電站、法國即將有20臺900MW和1300MW核電站進行數字化改造。
　　
　　雖然DCS在核電站應用越來越廣泛，但遠沒有達到標準化的程度，供應商對核電DCS工藝控制要求的深入理解還亞待提高，進而導致DCS項目實施過程繁雜，DCS的項目管理難度巨大。
　　
　　通常核電DCS供貨范圍如圖1所示：
　　
　　核電廠單臺機組有200多個工藝和電氣系統由DCS進行監控，根據各工藝和電氣系統的現場需求，分批實施其儀控系統的設計和到貨安排，為此，將全廠工藝和電氣系統分為三個大批（LOT1+LOT2+LOT3）:
　　
　　LOT1：主要包含全廠電氣系統和BOP系統，是電站zui早要投用的系統；
　　
　　LOT2：主要包括核島系統（NSSS+BNI）和控制室系統，含全部的安全級功能；
　　
　　LOT3：主要包括常規島系統（T/G十BCI）以及三廢處理系統。
　　
　　針對每一批次DCS設備，其實施流程如圖2所示：
　　
　　根據核電廠工藝特點、核電DCS供貨范圍及實施流程，核電DCS主要特點概括如下：
　　
　　（1）整個核電站包括核島、常規島、BOP三大部分，其設計通常需要分包給多家設計單位才能完成，設計單位間分工交叉，存在眾多接口。
　　
　　（2）以二代加改進型電站為例，全廠近300個系統中70％以上的系統均直接由DCS進行控制或監視，涉及面大，涉及范圍廣。
　　
　　（3）核電DCS控制功能分為安全級DCS控制、安全相關級DCS控制和非安全級DCS控制。在實現方式上，為防止軟件共模故障，安全級DCS控制功能和非安全級DCS控制功能通常由至少兩個平臺才能實現，安全相關級DCS控制功能根據平臺情況或在安全級控制平臺實現，或在非安全級控制平臺實現，平臺間接口復雜。
　　
　　（4）核電DCS還遠沒有達到標準化的程度，從而導致不同核電站之間相互拷貝的可能性不大。
　　
　　（5）因涉及核安全要求，DCS技術成熟度和可靠性要求高，如安全級設備鑒定，安全級軟件的V&V等，必須滿足各種核安全法規、標準和核電技術導則的要求。安全級DCS在應用前必須取得由獨立的第三方完成的相關安全級的驗證、鑒定。
　　
　　（6）核電站DCS由于其固有安全特性，設計、制造、系統集成驗證工期長，而電站工藝系統調試前要求DCS具備可用條件以用于工藝系統調試、驗證工作，從而導致DCS必須在絕大部分的工藝系統設計固化前開始設計、采購、制造工作。
　　
　　（7）基于安全*、質量*的總體原則，核電DCS通常要求在工廠必須完成全面的功能測試、性能測試（FT），并經過業主出廠驗收（民明泊和核安全局監管部門的監查后才能發貨至現場。
　　
　　（8）DCS在出廠前雖經嚴格的測試，但出于種種原因，DCS在現場進行修改不可避免。
　　
　　正是由于核電DCS存在上述特點，對于DCS買方（或為工程公司、或為zui終業主）而言都必須配備相當數量的DCS項目管理人員，對DCS項目進行全過程管理。
　　
　　三、核電DCS項目實施過程及項目管理主要工作
　　
　　根據圖2DCS實施流程可知，DCS項目實施過程總體上可分為3個階段：需求提出階段、DCS工廠實現階段和DCS現場實施階段。根據不同階段的特點，下面就項目管理涉及的主要工作進行分析。
　　
　　3.1需求提出階段
　　
　　與常規DCS不同，核電DCS所需的電站需求、需求規范等通常在合同簽訂后才陸續提交給供應商。在核電DCS實施過程中，通常需要設計單位向供應商提交眾多核電站設計信息，特別是總體控制方案、工藝過程控制方案等，主要信息包括：系統需求規范書、系統邏輯圖/模擬圖、I/0清單、定值手冊、畫面、規程、報警卡等。作為DCS后續實施的源泉，電站設計人員能否及時提出清晰有效全面的設計所需信息將直接決定項目順利與否。根據前期項目執行情況，需求提出階段主要工作如圖3所示。　　下面就需求提出階段的主要項目管理工作進行分析。
　　
　　（1）成立聯合工作組
　　
　　針對核電站不同項目及DCS供應商的特點，嶺澳核電站二期、紅沿河等項目都不同程度地組織了前期聯合設計工作組（DCS項目管理團隊、設計院、供應商），統一設計院、供應商對核電站需求的認識和理解，并根據DCS供應商的設備特性對相關文件進行適應性修改，溝通總體技術方案、通用技術要求、文件提交內容、格式要求等。這一階段各方溝通的深入詳細程度將對后續設計院文件出版產生深遠影響。
　　
　　（2）建立提資專項計劃為控制、管理設計提資進度，根據工程總體進度要求，DCS項目管理團隊協調各方建立DCS設計輸入提交專項進度計劃和接口控制手冊，舉例如表1所示，并以此為基礎開展DCS項目提資的管理工作。　　
　　（3）預審查設計文件
　　
　　根據接口控制手冊的進度要求，為控制、管理上游設計質量，DCS項目管理團隊在設計院提交文件之前，通常需赴設計院開展設計文件預審查工作，并對文件提交進度進行密切跟蹤，避免不按要求提交文件的情況發生。在預審查之前，需編制設計審查工作導則，并對參與審查人員進行集中培訓、突出審查重點。該階段文件審查工作的落實情況將直接影響文件提交的質量，對后期工廠測試、出廠驗收、現場修改的工作量產生重要影響。
　　
　　（4）組織技術澄清會
　　
　　前期雖有聯合工作組的澄清溝通、文件預審查等，但由于儀控設計方多、設計者多、技術要求多，正式提交的上游文件仍存在質量參差不齊的情況。針對此情況，DCS項目管理團隊組織各方進行面對面技術澄清尤為重要，對具體細節問題進行深入討論，尋求解決方案，把圖紙澄清到全部可實施為止，否則由于設計院、供應商從各自利益考慮，很可能隱瞞問題或相互推樓，使得間題久拖不決，即使多次升版文件，問題仍然存在，使得文件質量失控，zui終影響整個工程進度。
　　
　　（5）跟蹤提資情況DCS項目管理團隊針對文件提交進度和質量建立長期的趨勢跟蹤表，以從微觀趨勢的變化中掌握設計進展和可能存在的問題，以便及早發現問題和及時制定解決措施。
　　
　　通過上述措施的落實，上游提資的質量和進度全面可控，DCS項目執行進度處于可控狀態，后續工廠測試、出廠驗收和現場的修改量將大幅減少，商務變更費用也將大幅降低。
　　
　　3.2DCS工廠實現階段
　　
　　雖然不同供應商在DCS實現方面工作安排有所差異，但總體來看，DCS工廠實現階段都包括如下主要工作，如圖4所示。　　
　　其中，硬件制造相對簡單，尤其對于擁有完整儀控平臺的供貨商，其卡件生產、機柜制造都是相對比較標準的過程。機柜裝配，尤其是安全級機柜裝配，其存在復雜度高，技術要求高，耗時耗力的特點，但對于熟練的裝配工而言，其裝配過程的困難不是在裝配工作本身，而是主要體現在機柜設計、組裝、接線文件能否及時出版方面，而這取決于前面的詳細設計工作能否按進度完成。下面就初步設計、詳細設計、軟件設計、系統集成、FT&FAT燈過程中的主要項目管理工作分析如下：
　　
　　（1）設計參與
　　
　　DCS設計工作主要集中在初步設計和詳細設計階段。針對不同的供應商，其內部設計流程、設計規定均有所不同，為全面了解供應商項目實施過程及存在的關鍵問題，在項目初期均需安排人員到供應商處參與設計，同時為后續工廠測試、出廠驗收、現場修改打下基礎。如嶺澳核電站二期派多人駐歐洲參與安全級DCS初步設計和詳細設計，把控TXS的實現；派多入駐北京、南京進行的TXP的初步設計和詳細設計，針對LEVEL2設計嚴重滯后，組織專門的LEVEL2聯合工作小組推動問題解決。
　　
　　（2）工廠測試參與
　　
　　集成和測試工作是儀控系統生命周期中的關鍵步驟，是驗證供應商設計是否符合上游輸入和功能需求的一個關鍵環節。在項目管理過程中，需組織設計、采購、調試以及運行維修人員形成一支穩定的平臺測試隊伍，長期駐扎在平臺測試現場，全程參與DCS的平臺測試工作，對平臺測試的整個過程和進度進行控制。同時通過調試與維修人員的前期參與，其所關心的向題可及早發現、及早解決，盡可能避免后續發生大的修改。
　　
　　（3）出廠驗收
　　
　　出廠驗收是設備出廠前的zui后一道屏障，是推動供應商發現問題、解決問題zui為有力和的措施，是買方主導的對供應商設備進行的*次充分、全面地質量驗證，也是合同中買方對強勢供應商zui為有效的控制手段。同時，針對供應商測試不充分的部分，買方可自主編寫測試程序進行測試，保證項目出廠的質量并培養自主測試能力。實踐證明，在工廠測試和出廠驗收過程中，可發現90％以上的問題，把絕大部分問題都控制在出廠之前。
　　
　　隨著核安全當局監管工作的逐步深入，DCS項目管理人員參與工廠測試、組織出廠驗收顯得更加重要且必要。
　　
　　3.3DCS現場實施階段
　　
　　隨著設備逐步到火電站現場，安裝調試過程中的問題逐步凸顯。現場調試開始后，成由于設計的變化、或由于DCS與其他第三方系統間問題、或由于工廠條件不具備、或由于調試過程中發現問題等，DCS在現場進行修改不可避免。而在核電廠進行現場修改受到嚴格控制，不管DCS供應商還是調試方，均需完成一定的手續、記錄后才能進行修改，必須做到可追溯性。
　　
　　為了快速有效解決安裝調試過程中發現的問題，組織落實現場修改工作，在項目現場成立DCS現場辦公室（DSO）成為項目的*選擇，其成員包括供應商、設計院、安裝、調試各單位、部門的人員，DSO集項目管理、zui高技術決策、zui終方案制定和實施于一身地運作，以解決現場安裝和調試階段的所有DCS問題。
　　
　　四、核電工程DCS項目管理組織建議及實踐
　　
　　根據核電DCS項目的特點及實施過程中的項目管理主要工作，DCS項目管理由專業的項目管理團隊來控制從上游設計一直到下游的安裝和調試工作，保證整個項目技術、商務、進度、質量等各方面的可控，項目管理作為整個項目的核已、才能滿足和超過項目干系人對項目的需求和期望。DCS項目管理團隊在項目干系人中的位置如圖5所示：
　　
　　為確保DCS項目管理團隊的核已、地位，zui大限度發揮項目管理的職能，項目管理組織建議如圖6所示：　　
　　該組織中人員職責建議如下：
　　
　　項目對DCS項目總體質量、進度、接口、商務負全責；
　　
　　總部負責人全面承擔起需求提出階段相關的項目管理工作；
　　
　　駐廠負責人全面承擔起DCS工廠實現階段的項目管理工作；
　　
　　駐現場負責人全面承擔起的儀DCS現場實施階段項目管理工作；
　　
　　根據任務性質，由各負責人協商后或由項目指派電站系統工程師、安全級DCS工程師、非安全級DCS工程師等進行相關工作，zui大限度資源共享，人員合理流動。
　　
　　五、結束語
　　
　　嶺澳核電站二期DCS項目的成功很大程度上在于成立了貫穿于項目管理整個周期的專門DCS項目管理團隊，全面參與、主導設計、采購、制造、測試、供貨、安裝、調試全過程，它是整個DCS項目的zui高和靈魂，集中項目管理、設計管理、商務決策以及全程的zui終技術決策和方案制定于一身，使項目一直處于可控狀態。但由于核電站總承包模式的不同、DCS合同簽訂模式的不同、公司內（間）職責分工的變化等均導致不同項目DCS管理工作不盡相同，管理組織不盡相同。本文介紹的項目管理的主要工作及項目管理組織，是基于多個項目實踐的總結和提煉，供正在進行DCS項目管理的組織/人員或即將進行DCS項目管理的組織/人員學習參考。