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中國質量新聞網訊（許創業 潘凌霄）核電產業是我國的戰略性能源產業，對于穩定國家安全形勢，支撐經濟高質量發展起到很大作用。1987年8月，我國第一座大型商用核電站“大亞灣核電站”在深圳大鵬開工建設。以大亞灣核電站為起點，我國核電在近40年的發展中，走過了“引進、消化、吸收、再創新”的質量提升歷程，完成從“核電大國”向“核電強國”的轉變。作為大亞灣核電站的建設單位和母公司，中國廣核集團已發展為世界知名的核電企業，其自主研發的“華龍一號”三代核電技術，在世界核電領域擦亮了中國品牌。
安全和質量是核電發展的生命線，核電站的設計則是保證電站運轉安全、高效的基礎。作為中國廣核集團旗下的具有覆蓋全廠核電設計專業配置的綜合性設計院，深圳中廣核工程設計有限公司（以下簡稱設計公司）是“華龍一號”核電管道設計的重要力量。近年來，設計公司通過創新構建核電管道力學計算分析系統，打通核電管道力學計算中各個環節的信息壁壘，大幅提升了核電管道設計質量和設計效率，為我國核電事業高質量發展作出積極貢獻。2020年，設計公司入選國務院國資委“科改示范企業”名單。
防城港核電項目
從人工計算到智能化的躍升
在位于深圳龍崗區的天安數碼城，設計公司計算機輔助設計室主任周志鋼通過模型展示的方式介紹了核電工程設計和核電管道力學設計的復雜性與重要性。
在全球范圍，核電工程設計都是一項極富挑戰性的工作，是指根據核電建設工程的要求，對所需的技術、經濟、資源、環境等條件進行綜合分析、論證，編制建設工程設計文件的活動。其中涉及到反應堆設計、工藝系統與布置設計、總圖及海工設計、建筑及結構設計、核心設備設計、放射性廢物處理處置及核設施退役設計、電氣及儀控設計等，對多學科交叉應用的要求極高。
其中，十多萬米長的核電站內管道設計，是核電安全的重要保障之一，也是非常龐大而復雜的體系。這些管道像毛細血管一樣，深入到核電站的各個角落，承擔著各種設備之間的能量和介質的傳遞功能，需要通過力學分析論證管道在各種工況下應力限值是否達標、管道系統是否能夠安全穩定運轉。“這就好比，你需要在一個人體模型上將所有毛細血管描繪出來一樣。”周志鋼說。
在過去，核電管道設計對人工的依賴性較高。在核電設計階段，就要投入大量人力進行布置建模、力學建模和計算分析，且過程需要反復迭代。這往往是一項需要整個團隊花費數月時間不斷計算和設計才能完成的工作。更為要命的是，如果一個環節的場景或條件發生變化，往往就需要對整個力學工程進行重新設計和分析。
2010年，公司啟動“華龍一號”自主研發。其重要目的，是要實現全面自主化設計，保障設計質量和設計全過程全部自主可控。2018年，設計公司提出數字化轉型，為此專門成立了數字化轉型領導小組。設計公司先后自主研發了多款提質增效的設計軟件，用來輔助設計工作，提高設計質量。
2020年，設計公司開始組建項目團隊，攻關核電管道力學計算分析信息化系統。“我們廣泛開展了需求分析和技術調研工作，通過廣泛借鑒，取長補短，結合公司具體應用需求，逐漸形成系統建設方案。”周志鋼說。2021年，設計公司完成了力學計算分析系統的開發測試，在經過多次的試運行和優化完善后，于2022上半年投入到惠州太平嶺項目中。該力學分析系統從籌備到投入項目應用，用了三年左右的時間。
核電管道施工效率顯著提升
核電管道力學計算分析系統的出世，對于核電管道設計工作是一次重要的革新。在過去，核電管道設計雖然也大量運用了數字化技術，但管道設計的不同環節往往是互相割裂的。“這就導致了一個環節出現變動后，下一個環節不僅無法做到第一時間跟進調整，而且事后還可能需要對前期工作進行推倒重來。這樣的結果是，核電管道設計工作效率緩慢。”周志鋼回憶道。而在核電管道力學計算分析系統的加持下，不僅核電管道布置組與計算組的協作關系更加緊密了，而且可以實現更快速的迭代計算，及時修正布置設計缺陷，大大減輕了布置設計變更頻繁以及管道計算組人力緊張的壓力。
周志鋼說，這套核電管道力學計算分析系統最大的亮點在于管道力學計算模型自動建模。設計公司在系統開發階段，總結了中國廣核多年來核電管道設計和建設的豐富經驗，實現了不同場景組合生成不同的力學模型。“這項工作在國內外并沒有可參考和能夠直接拿來用的例子。”周志鋼說。為了實現自動建模，設計公司通過培訓授課、一對一講解、實操演練等手段，讓開發人員一點點地把管道應力分析軟件的計算輸入模型文件建模規則理解、吃透，并通過程序開發，實現計算模型自動建模技術。自動建模技術上線后，設計公司又對其功能進行測試和驗證，保證了建模的準確性。另外，該系統還提供管道力學計算報告的一鍵生成。通過報告自動編制技術，形成客觀、準確的計算報告，大大降低了人因失誤的幾率。
核電管道力學計算分析系統的推出，實現了管道力學分析工作標準化、數字化，有效降低了分析過程中的人因失誤發生的概率，設計質量得到了提升與保障。據介紹，該系統的推出，助力核電管道施工效率提高了80%以上。
現場支架安裝
激發質量提升的自主性、廣泛性
深圳早在1987年就舉辦了第一屆QC小組活動成果發表交流會。至今，QC小組活動成果發表交流會已經在深圳舉辦了30多屆，有力帶動了深圳企業接入QC小組管理方法，促進了深圳萬千企業高質量發展。
設計公司就是推行全面質量管理方法踐行高質量發展的優秀企業之一。在公司內不同業務、不同部門的成員組建成專題項目攻關小組的做法甚為流行。據周志鋼介紹，設計公司倡導踐行“核安全和質量是生命線”的發展理念，并高度重視質量管理體系建設和質量管理工具的引入和使用。2008年，設計公司正式啟動QC小組的建設工作，主要用于設計研發過程中技術攻關、設計生產中的質量問題解決等，以推動生產經營活動的順利開展。
QC小組又稱為質量管理小組，是指在生產或工作崗位上從事各種勞動的員工，圍繞企業經營戰略、方針目標和現場存在的問題，以改進質量、降低消耗、提高人的素質和經濟效益為目的組織起來，運用質量管理的理論和方法開展活動的小組。QC小組以職工自愿參加為基礎，實行自主管理，是企業中群眾性質量管理活動的一種有效的組織形式，具有明顯的自主性、廣泛的群眾性、高度的民主性和嚴密的科學性。
在正式導入QC小組制度之前，設計公司組織研究了《QC小組活動指南》《QC小組基礎教程》《QC小組活動手冊》等書籍教材，進行了全面充分的知識儲備。另外，利用內外部培訓資源，培養了一批QC小組診斷師隊伍，為活動開展進行了人才儲備，并結合公司實際情況進行了建章立制。目前，設計公司已累計注冊QC小組487個，累計獲得國家級、省部級、行業級、深圳市等外部獎項217項，連續四年獲得“全國優秀質量管理小組”獎，被中國質量協會評為“全面質量管理推進40周年”杰出推進單位。
QC小組又在核電管道力學計算分析系統的建設中發揮了什么作用？據介紹，在核電管道力學計算分析系統建立初期，設計公司設計了好幾套研發方案，但在內部討論中一直無法達成統一意見。為了推動項目順利開展，設計公司在核電管道力學計算分析系統建設中接入了QC方法。“我們組織力學專業人員召開了多次的專業知識和業務培訓，也邀請系統開發的同事跟力學同事聯合辦公，兩個不同專業的成員全天候一起辦公，有問題就當面問，及時解決。這個方法，讓我們的開發人員在短期內對管道計算分析工作有了全面認知，跟專業人員交流起來基本消除了障礙。我們的系統以順利研發并投入項目應用。”周志鋼說。
另外，在“華龍一號”的研發過程中，設計公司為了開展設備研發、自主軟件開發、系統設計等領域的創新攻關，也陸續成立了若干QC小組，保證了該堆型的成功研發。
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