三维模型在核电项目管理中的应用

张明

摘 要：Autodesk Navisworks作为一款三维模型设计检视软件，主要用于工程项目的分析、模拟和信息交流。核电建设项目管理中，使用Navisworks软件检视、分析和使用核电三维模型，能提高工作效率，改善产品质量，给项目建设带来很大便利。

关键词：Naviswoks；三维模型；核电；项目管理

中图分类号：F426.61 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）19-0174-01

随着核电技术的逐渐成熟，我国核电发展规模继续提升。由于核电技术的特殊性、复杂性和安全性，核电项目管理需要采用先进的软件工具来提高效率和确保质量。三代核电技术引进国内进行建设时，其设计方提供的核岛工程建设进度三维动态模拟宣传片，形象地体现了各个土建、模块、设备安装工程进度安排，让项目管理人员对三代核电技术有了一定的认识和体验[1]。在AP/CAP三代核电技术项目管理实践中，通过广泛应用Autodesk Navisworks三维模型软件检视、分析和使用设计方提供的核岛三维模型设计，对项目施工组织、进度管理及施工逻辑交叉安排均起到了较大的指导作用，推进了项目的进程。

1 三维模型软件介绍

Autodesk NavisWorks是一款3D/4D协助设计检视软件，针对建筑、工厂和航运业中的项目生命周期，能提高质量，减少在工程设计中出现的问题，是项目工程流线型发展的稳固平台。NavisWorks主要用于模拟和优化工期、确定和协调冲突与碰撞、项目团队间的协作、施工开始前发现潜在的问题。NavisWorks主要包含三部分：Navisworks Simulate、Navisworks Manage、Navisworks Freedom。其中，Manage软件是一款用于分析、仿真和项目信息交流的全面审阅解决方案。多领域设计数据可整合进单一集成的项目模型，以供冲突管理和碰撞检测使用。可以对模型进行移位和着色，能够暂存当前视图。能够帮助设计和施工专家在施工前预测和避免潜在问题。Simulate软件提供了用于分析、仿真和项目信息交流的先进工具。完备的四维仿真、动画和照片级效果图功能使用户能够展示设计意图并仿真施工流程，从而加深设计理解并提高可预测性[2]。

NavisWorks的操作界面主要包括：程序按钮和菜单；快速访问工具栏；信息中心；功能区；场景视图；导航栏；可固定窗口；状态栏。NavisWorks主要有三大存储文件格式：NWD、NWF、NWC。其中NWD文件包含所有模型几何图形以及Navisworks特定的数据，如审阅标记，可以将NWD文件看作是模型当前状态的快照。NWD文件非常小，因为它们将模型数据最大压缩为原始大小的80%。NWF文件包含指向原始原生文件在“选择树”上列出以及Navisworks特定的数据（如审阅标记）的链接。此文件格式不会保存任何模型几何图形，这使得NWF的大小要比NWD小很多。默认情况下，在Autodesk Navisworks中打开或附加任何原生CAD文件或激光扫描文件时，将在原始文件所在的目录中创建一个与原始文件同名但文件扩展名为.nwc的缓存文件。由于NWC文件比原始文件小，因此可以加快对常用文件的访问速度。

2 三维模型在核电项目管理中的应用

核电项目施工图纸以平面图为主，且不同专业不同物项之间的信息都相对独立，不构成完整体系。如管道轴测图中虽有管道尺寸和走向，但从图中无法确认其与周围建构筑造物和设备的相对位置关系，也无法确认管道支吊架的样式及其布置等信息。工程师需要查询了解关联的所有图纸才能获取物项的完整信息，此过程不仅耗时，且图纸较多、关系复杂，容易出现错误或遗漏。项目管理中，通过NavisWorks三维模型可以便捷地查询所需信息，系统地了解整个施工项目。例如，通过三维模型可以直观快速获得目标厂房区域的管道、设备和结构等相互之间的信息。通过三维模型可以促进对大宗物项、设备和模块图纸的理解，促进从系统整体的角度上研究施工细节，安排施工逻辑和保证施工进度，同时能极大地缩小施工和设计之间的距离，更好地保证设计内容能够完全落实到施工中。

2.1 土建结构工序安排

以AP/CAP系列核电站核岛的土建结构施工为例，第一罐混凝土（FCD）浇筑完成后，紧随其后的工作为CA20结构模块、CR10钢结构和钢制安全壳（CV）底封头吊装。CV底封头吊装完成且CV外侧混凝土浇筑到一定高度后，CV内部就可以开展CA04、CA01以及CA3系列和CA5系列结构模块的吊装和安装，以及CA01里面、CA3系列和CA5系列上面混凝土浇筑工作了。这些重要工序通过Naviswork三维模型进行了模拟确定其可行性，再结合混凝土强度时间特性，在满足设计要求的情况优化施工逻辑，有效缩短了其施工工期。

2.2 设备类物项梳理掌握

以核島反应堆冷却剂系统（RCS）设备（主设备）为例。RCS系统由连接到一台压力容器的两条环路组成，每条环路包括一台蒸汽发生器、两台反应堆冷却剂泵以及一根冷却剂主管道热管段、两根冷管段，共同组成一条反应堆冷却剂闭式循环回路。另外，系统还包括稳压器、相应的连接管道（波动管）等。通过三维模型，工程师可以高效地对主设备形状、大小及相对位置形成直观的认识。

2.3 大宗物项走向和布置

核电站中物项主要为管道、风管和电缆桥架，这些物项跨度较大，分散性较强，例如放射性废水疏排系统在核岛底板中就开始布置，并横跨安全壳厂房、辅助厂房和多个层高。对于这类系统中管道，很难通过图纸清楚了解到其管道具体走向和布置，但在三维模型中通过隐藏其余物项，只显示此系统管道和厂房构造物可以实现，进而便于工程师合理安排施工逻辑和开展施工工作。

2.4 施工中具体问题的处理

利用NavisWorks三维模型的测量、显示、隐藏和移位功能进行碰撞检查。通过碰撞检测，可以查看是否存在合理的安装空间、焊接空间、操作空间等。减小施工过程的偏差，保证施工的质量。以设备引入为例进行说明，通过查看设备的三维模型和引入路径的布置，通过Naviswork的模型移位功能模拟引入路径，可以判断出是否须在设备所在房间形成前还是可在房间形成后引入。此外，NavisWorks的三维模型巡视功能，对于工艺和电仪专业小管道现场布线工作、暗埋物项的定位也具有很强的指导作用。

2.5 模块类问题的应用

模块化建造技术在AP/CAP机组建造中广泛采用，它大量引入平行作业，使土建和安装工序深度交叉，极大的缩短了核电厂建造工期。模块化施工理念在核电站建设中实践尚属首次，发布到项目现场的模块图纸种类和数量多且分散，给设备模块管理和研究工作带来了较大的困难。通过NavisWorks对于模块的直观展现，大大增进了现场工程人员对模块位置、外形和主要特点的理解，有效地指导了现场的施工。在项目管理实践中，通过梳理模块三维模型和设计图册，整理编制形成了机械模块手册和结构模块手册，以图文的形式对模块的逐一进行详细介绍，有利于工程师对模块的了解和掌握，在模块安装管理中化被动为主动。

2.6 工程进度可视化应用

通过NavisWorks三维模型和工程进度有机结合，可以动态显示出整个核电站的整个建设过程，有效地为核岛建设的施工逻辑和进度施工优化提供有力的参考和依据[3]。在核电项目管理中，通过采用NavisWorks中的计划管理模块完成了三维模型设计与工程计划的关联，进而导入模型中的安装逻辑和工期进度，形成空间三维加时间维度的四维模型，充分实现核电建设的动态展示。

3 结语

核电项目管理需要采用先进的工具来提高效率和确保质量，进而保证核电站的安全稳定运行。上述Naviswork三维模型在核电项目管理中的应用充分表明其其可以很好地提升设计和施工的质量，优化施工逻辑，保证施工进度，促进工程建设开展。

参考文献

[1]饶德奕.AP1000核电厂三维模型辅助工程进度管理应用探索[J].工程建设与设计，2016，（10）：242.

[2]刘庆.Autodesk Navisworks应用宝典[M].北京：中国建筑工业出版社，2015.endprint