核电工程DCS项目管理组织研究与实践
发布时间：2013-12-12
来源：中国自动化网
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应用案例
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核电
DCS项目管理
导读：
核电工程DCS项目管理组织研究与实践。红沿河等新项目基于该项目管理组织进行了适应性调整和完善，DCS项目正在有序推进。项目管理的主要工作有哪些以及如何进行有效的项目管理，本文进行了相应的分析和建议。
一、引言
上世纪90年代以来，随着电子技术飞速发展，传统的组装式仪表控制逐渐被数字化控制技术所取代。数字化仪控系统 (DCS）在常规电站得到广泛应用，经过多年的实践验证和不断改进，DCS的安全性、可靠性、经济性方面得到充分肯定，为DCS技术在核电站应用创造了条件。
近年来，DCS在核电站的应用越来越广泛，但从之前应用DCS 的核电工程项目来看，无论是法国的N4、芬兰的EPR，还是国内的田湾核电站，其DCS项目均存在较大的延误，有的被其他设备的延误所覆盖，有的直接导致项目延期。岭澳核电站二期工程DCS项目实现了国内外核电站DCS进度无延误的先例，是国内外目前为止唯一个没有产生延误并且还能够随着整个工程提前三个月投产的核电站DCS工程项目，其DCS项目管理组织的有效性，为项目的成功奠定了坚实的基础。红沿河等新项目基于该项目管理组织进行了适应性调整和完善，DCS项目正在有序推进。项目管理的主要工作有哪些以及如何进行有效的项目管理，本文进行了相应的分析和建议。
二、核电DCS项目特点
全厂数字化仪控系统是核电站最大的仪控系统，涉及200多个电站工艺系统，它将各现场分散的仪表和执行机构通过总线通信联系起来，实现集中监控和管理。
近年来，DCS在核电站的应用越来越广泛，并且逐渐形成一种趋势，新建二代加改进型电站（900MW及以上机组）都采用全厂DCS进行控制，田湾VVER堆型电站从一期开始即采用全厂DCS进行控制，三代核电技术（如AP1000，EPR）均采用全厂DCS进行控制。国内外不断有已经投入商运的机组进行DCS数字化仪控改造，如日本伊方核电站、法国即将有20台900MW和1300MW核电站进行数字化改造。
虽然DCS在核电站应用越来越广泛，但远没有达到标准化的程度，供应商对核电DCS工艺控制要求的深入理解还亚待提高，进而导致DCS项目实施过程繁杂，DCS的项目管理难度巨大。
通常核电DCS供货范围如图1所示：
核电厂单台机组有200多个工艺和电气系统由DCS进行监控，根据各工艺和电气系统的现场需求，分批实施其仪控系统的设计和到货安排，为此，将全厂工艺和电气系统分为三个大批(LOT1+LOT2 +LOT3) :
LOT1 ：主要包含全厂电气系统和BOP系统，是电站最早要投用的系统；
LOT2 ：主要包括核岛系统（NSSS+BNI）和控制室系统，含全部的安全级功能；
LOT3 ：主要包括常规岛系统（T/G十BCI）以及三废处理系统。
针对每一批次DCS设备，其实施流程如图2所示：
根据核电厂工艺特点、核电DCS供货范围及实施流程，核电DCS主要特点概括如下：
(1）整个核电站包括核岛、常规岛、BOP三大部分，其设计通常需要分包给多家设计单位才能完成，设计单位间分工交叉，存在众多接口。
(2）以二代加改进型电站为例，全厂近300个系统中70％以上的系统均直接由DCS进行控制或监视，涉及面大，涉及范围广。
(3）核电DCS控制功能分为安全级DCS控制、安全相关级DCS控制和非安全级DCS控制。在实现方式上，为防止软件共模故障，安全级DCS控制功能和非安全级DCS控制功能通常由至少两个平台才能实现，安全相关级DCS控制功能根据平台情况或在安全级控制平台实现，或在非安全级控制平台实现，平台间接口复杂。
(4）核电DCS还远没有达到标准化的程度，从而导致不同核电站之间相互拷贝的可能性不大。
(5）因涉及核安全要求，DCS技术成熟度和可靠性要求高，如安全级设备鉴定，安全级软件的V&V等，必须满足各种核安全法规、标准和核电技术导则的要求。安全级DCS在应用前必须取得由独立的第三方完成的相关安全级的验证、鉴定。
(6）核电站DCS由于其固有安全特性，设计、制造、系统集成验证工期长，而电站工艺系统调试前要求DCS具备可用条件以用于工艺系统调试、验证工作，从而导致DCS必须在绝大部分的工艺系统设计固化前开始设计、采购、制造工作。
(7）基于安全第一、质量第一的总体原则，核电DCS通常要求在工厂必须完成全面的功能测试、性能测试（FT) ，并经过业主出厂验收（民明泊和核安全局监管部门的监查后才能发货至现场。
(8) DCS在出厂前虽经严格的测试，但出于种种原因，DCS在现场进行修改不可避免。
正是由于核电DCS存在上述特点，对于DCS买方（或为工程公司、或为最终业主）而言都必须配备相当数量的DCS项目管理人员，对DCS项目进行全过程管理。
三、核电DCS项目实施过程及项目管理主要工作
根据图2DCS实施流程可知，DCS项目实施过程总体上可分为3个阶段：需求提出阶段、DCS工厂实现阶段和DCS现场实施阶段。根据不同阶段的特点，下面就项目管理涉及的主要工作进行分析。
3.1 需求提出阶段
与常规DCS不同，核电DCS所需的电站需求、需求规范等通常在合同签订后才陆续提交给供应商。在核电DCS实施过程中，通常需要设计单位向供应商提交众多核电站设计信息，特别是总体控制方案、工艺过程控制方案等，主要信息包括：系统需求规范书、系统逻辑图/模拟图、I/0清单、定值手册、画面、规程、报警卡等。作为DCS后续实施的源泉，电站设计人员能否及时提出清晰有效全面的设计所需信息将直接决定项目顺利与否。根据前期项目执行情况，需求提出阶段主要工作如图3所示。
下面就需求提出阶段的主要项目管理工作进行分析。
(1）成立联合工作组
针对核电站不同项目及DCS供应商的特点，岭澳核电站二期、红沿河等项目都不同程度地组织了前期联合设计工作组(DCS项目管理团队、设计院、供应商），统一设计院、供应商对核电站需求的认识和理解，并根据DCS供应商的设备特性对相关文件进行适应性修改，沟通总体技术方案、通用技术要求、文件提交内容、格式要求等。这一阶段各方沟通的深入详细程度将对后续设计院文件出版产生深远影响。
(2）建立提资专项计划为控制、管理设计提资进度，根据工程总体进度要求，DCS项目管理团队协调各方建立DCS设计输入提交专项进度计划和接口控制手册，举例如表1所示，并以此为基础开展DCS项目提资的管理工作。
(3）预审查设计文件
根据接口控制手册的进度要求，为控制、管理上游设计质量，DCS项目管理团队在设计院提交文件之前，通常需赴设计院开展设计文件预审查工作，并对文件提交进度进行密切跟踪，避免不按要求提交文件的情况发生。在预审查之前，需编制设计审查工作导则，并对参与审查人员进行集中培训、突出审查重点。该阶段文件审查工作的落实情况将直接影响文件提交的质量，对后期工厂测试、出厂验收、现场修改的工作量产生重要影响。
(4）组织技术澄清会
前期虽有联合工作组的澄清沟通、文件预审查等，但由于仪控设计方多、设计者多、技术要求多，正式提交的上游文件仍存在质量参差不齐的情况。针对此情况，DCS项目管理团队组织各方进行面对面技术澄清尤为重要，对具体细节问题进行深入讨论，寻求解决方案，把图纸澄清到全部可实施为止，否则由于设计院、供应商从各自利益考虑，很可能隐瞒问题或相互推楼，使得间题久拖不决，即使多次升版文件，问题仍然存在，使得文件质量失控，最终影响整个工程进度。
(5）跟踪提资情况DCS项目管理团队针对文件提交进度和质量建立长期的趋势跟踪表，以从微观趋势的变化中掌握设计进展和可能存在的问题，以便及早发现问题和及时制定解决措施。
通过上述措施的落实，上游提资的质量和进度全面可控，DCS项目执行进度处于可控状态，后续工厂测试、出厂验收和现场的修改量将大幅减少，商务变更费用也将大幅降低。
3.2 DCS工厂实现阶段
虽然不同供应商在DCS实现方面工作安排有所差异，但总体来看，DCS工厂实现阶段都包括如下主要工作，如图4所示。
其中，硬件制造相对简单，尤其对于拥有完整仪控平台的供货商，其卡件生产、机柜制造都是相对比较标准的过程。机柜装配，尤其是安全级机柜装配，其存在复杂度高，技术要求高，耗时耗力的特点，但对于熟练的装配工而言，其装配过程的困难不是在装配工作本身，而是主要体现在机柜设计、组装、接线文件能否及时出版方面，而这取决于前面的详细设计工作能否按进度完成。下面就初步设计、详细设计、软件设计、系统集成、FT&FAT灯过程中的主要项目管理工作分析如下：
(1）设计参与
DCS设计工作主要集中在初步设计和详细设计阶段。针对不同的供应商，其内部设计流程、设计规定均有所不同，为全面了解供应商项目实施过程及存在的关键问题，在项目初期均需安排人员到供应商处参与设计，同时为后续工厂测试、出厂验收、现场修改打下基础。如岭澳核电站二期派多人驻欧洲参与安全级DCS初步设计和详细设计，把控TXS的实现；派多入驻北京、南京进行的TXP的初步设计和详细设计，针对LEVEL2设计严重滞后，组织专门的LEVEL2联合工作小组推动问题解决。
(2）工厂测试参与
集成和测试工作是仪控系统生命周期中的关键步骤，是验证供应商设计是否符合上游输入和功能需求的一个关键环节。在项目管理过程中，需组织设计、采购、调试以及运行维修人员形成一支稳定的平台测试队伍，长期驻扎在平台测试现场，全程参与DCS的平台测试工作，对平台测试的整个过程和进度进行控制。同时通过调试与维修人员的前期参与，其所关心的向题可及早发现、及早解决，尽可能避免后续发生大的修改。
(3）出厂验收
出厂验收是设备出厂前的最后一道屏障，是推动供应商发现问题、解决问题最为有力和权威的措施，是买方主导的对供应商设备进行的第一次充分、全面地质量验证，也是合同中买方对强势供应商最为有效的控制手段。同时，针对供应商测试不充分的部分，买方可自主编写测试程序进行测试，保证项目出厂的质量并培养自主测试能力。实践证明，在工厂测试和出厂验收过程中，可发现90％以上的问题，把绝大部分问题都控制在出厂之前。
随着核安全当局监管工作的逐步深入，DCS项目管理人员参与工厂测试、组织出厂验收显得更加重要且必要。
3.3 DCS现场实施阶段
随着设备逐步到火电站现场，安装调试过程中的问题逐步凸显。现场调试开始后，成由于设计的变化、或由于DCS与其他第三方系统间问题、或由于工厂条件不具备、或由于调试过程中发现问题等，DCS在现场进行修改不可避免。而在核电厂进行现场修改受到严格控制，不管DCS供应商还是调试方，均需完成一定的手续、记录后才能进行修改，必须做到可追溯性。
为了快速有效解决安装调试过程中发现的问题，组织落实现场修改工作，在项目现场成立DCS现场办公室（DSO）成为项目的最优选择，其成员包括供应商、设计院、安装、调试各单位、部门的人员，DSO集项目管理、最高技术决策、最终方案制定和实施于一身高效地运作，以解决现场安装和调试阶段的所有DCS问题。
四、核电工程DCS项目管理组织建议及实践
根据核电DCS项目的特点及实施过程中的项目管理主要工作，DCS项目管理由专业的项目管理团队来控制从上游设计一直到下游的安装和调试工作，保证整个项目技术、商务、进度、质量等各方面的可控，项目管理作为整个项目的核已、才能满足和超过项目干系人对项目的需求和期望。DCS项目管理团队在项目干系人中的位置如图5所示：
为确保DCS项目管理团队的核已、地位，最大限度发挥项目管理的职能，项目管理组织建议如图6所示：
该组织中人员职责建议如下：
项目经理对DCS项目总体质量、进度、接口、商务负全责；
总部负责人全面承担起需求提出阶段相关的项目管理工作；
驻厂负责人全面承担起DCS工厂实现阶段的项目管理工作；
驻现场负责人全面承担起的仪DCS现场实施阶段项目管理工作；
根据任务性质，由各负责人协商后或由项目经理指派电站系统工程师、安全级DCS工程师、非安全级DCS工程师等进行相关工作，最大限度资源共享，人员合理流动。
五、结束语
岭澳核电站二期DCS项目的成功很大程度上在于成立了贯穿于项目管理整个周期的专门DCS项目管理团队，全面参与、主导设计、采购、制造、测试、供货、安装、调试全过程，它是整个DCS项目的最高权威和灵魂，集中项目管理、设计管理、商务决策以及全程的最终技术决策和方案制定于一身，使项目一直处于可控状态。但由于核电站总承包模式的不同、DCS合同签订模式的不同、公司内（间）职责分工的变化等均导致不同项目DCS管理工作不尽相同，管理组织不尽相同。本文介绍的项目管理的主要工作及项目管理组织，是基于多个项目实践的总结和提炼，供正在进行DCS项目管理的组织/人员或即将进行DCS项目管理的组织/人员学习参考。
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