核电厂数字化检维修管理平台设计与实践

朱志强，王晓儒

（中核检修有限公司，上海 201100）

0 引言

核电厂的维护主要包括日常维修和大修，大修的工作集中、时间短、强度高，对维修承包单位、维修技术与技能人员要求高。影响核电站维修工作质量的关键因素包括：维修管理、维修技术和具备相应技能的人员。维修人员技能通过技能评定来判断，核电厂维修承包单位必须做好维修技术有效管理，才能保持高质量发展，才能保障核电运维安全。

由于核电厂核岛区域具有放射性的特点，运行情况下不允许人员进入，主要通过维修技术规程和图纸进行设备维修技术固化，核电厂运营单位通过文件信息化管理系统统一管理。维修单位主要通过技术规程、具有丰富经验的技术人员以及专用装备来实现维修技术管理和传承，但必须保证专业技术人员有序传承。核电厂核岛有着大量结构复杂的核级设备，在面对多核电厂维修管理或经验丰富技术人员流失时，仅凭图纸和技术规程难以实现维修技术有效管理和应用。根据图纸和技术规程进行维修技术、技能人员培育时，对人员的专业知识和素质有着很高的要求，培育的速度和质量不能满足公司高质量发展的需求。

结合社会技术的进步，运用三维数字化方法结合信息化工具，建立基于模型的互联网数字化检维修管理平台，能够有效解决多核电厂维修企业的技术管理，进行技术固化、传承及应用，显著提升企业技术管理水平，发挥技术的价值。

1 多个核电厂维修技术管理的特点和需求

企业进行多电厂检修技术管理，主要包括基础技术数据管理、技术固化、技术进步和技术应用，主要解决将技术人员正确经验和技术规程融合固化下来，将隐形技术显性化，且维修工艺具备清晰、易于理解、开放和管理的特点，供多基地人员共同使用。

结合核电厂设备维修作业的特点，维修技术管理按设备分类管理。在技术基础数据管理上，完善设备基本信息，包括系统、代码、型号、材质等，其中维修作业涉及的部件、接口部分信息精准；在技术固化上，主要利用三维仿真将设备维修技术可视化，将人员经验和技术规程固化；在技术进步上，要求设备基本信息和维修技术具备快速调整、更新功能；在技术应用上，一方面实现方案预演及分析功能，另一方面提高人员培育速度和质量。在多基地应用管理上，主要运用信息化工具开发实现。

为实现多个核电厂维修技术的有效管理，开发数字化检维修技术管理平台，融合信息化和三维数字化，进行维修技术管理及应用。

2 数字化检维修技术管理平台设计

数字化检维修技术管理平台设计首先需要解决架构、功能模块及与三维数字化成果融合的问题。

2.1 数字化检维修技术管理平台的基础设计

数字化检维修技术管理平台采用BS 架构，服务器部署，数据库统一管理，授权账号进行多基地应用管理。根据核电厂设备维修作业需要以设备为单位，进行设备编号、型号、材质、厂家等维修基础信息关联管理。

经过调研、分析，结合三维数字化开发经验，采用输入兼容性、维修数据管理、维修工艺展示、设备模型更新及升级、维修工艺改进、维修技术培训有独特优势的Composer 软件，实现与数字化检维修技术管理平台的融合。

平台可实现检修服务管理互动式3D 体验，进行数据管理和操作，在平台界面窗口中具备三维互动展示操作，互动式三维动画，并可按需输出高分辨率图像和文档。

2.2 数字化检维修技术管理平台模块设计

数字化检维修技术管理平台以设备为单元，开发数据管理、动态管理、工艺及培训管理和考试管理四大模块。具备基础单元编辑、修改、多账户授权、网页登陆、自动备份功能等。根据实践不断补充、完善平台数据库，并随时实现人员复训。

数据管理模块采用设备模型树结构进行管理和导航，实现基于模型3D 可视化操作（包括360°视角查看、剖切、测量、隐藏、透视等），并关联核设施规格、材料、历次维修信息、零部件信息、设备内部结构可视化以及其他定义的属性信息管理。

动态管理模块实现4D 动态结果展示管理，增配实际工期计划表实现多维度仿真展示，以实现在各基地的应用。开发文件在Delmia 软件中单独管理。

工艺及培训管理模块实现引导交互培训操作管理。3D 工艺规程和交互式培训具备脉冲闪烁引导交互式培训操作，实现透明、剖切、测量、3D 仿真展示、显示/隐藏等交互式操作，直观生动的展示设备内部结构、系统拆除、解体检修、清洁检查、检修回装、测试等工作内容，将隐形技术显性化、标准化。人员通过登录授权可进行技术复训，特别是在技术、开工准备阶段应用效果显著。

考试管理模块为通用的计算机登录考核方式。建立与培训内容相匹配的题库，系统随机抽题考核，检查培训应用质量。

3 数字化检维修管理平台的技术数据开发及管理

3.1 数字化检维修管理平台基础模型开发及管理

根据核电厂不同设备检修作业需要，设备模型及仿真开发和应用需求，采用正向、逆向、仿形不同的方法完成建模，加强数据输入文件的审核，模型开发后的尺寸核查，保证数据模型和仿真应用的可靠性。在模型输入图纸等资料满足建模要求时，采用正向建模，模型颗粒度应满足使用需求。在输入资料不充足时，模型颗粒要求不高时，将图纸调整为1：1 仿形建模。在输入资料不足，模型颗粒度要求较高时，采用逆向建模，采集的点云进行逆向建模，满足需求。

3.2 数字化检维修平台维修工艺固化开发及管理

核电厂维修工艺固化的核心要素是准确和易于理解，主要解决两个问题：一是维修工艺的准确性；二是维修工艺固化的展现形式。本项目将执行生效的文字规程和工作负责人的经验结合，总结形成图、文、视频类准确的输入资料。使用Composer 软件进行数字化规程开发，输出无任何限制具备模型3D 操作的仿真，实现工艺固化。组织核电厂维修工艺相关领域专家及工作负责人结合文字规程，对仿真成果进行审查验收，确保数字化检修规程准确、有效。

3.3 数字化检维修管理平台方案预演开发及管理

针对重大维修及改造项目，根据拟定的改造工艺，应用Delmia 软件开发，每个设备的每项作业建立独立的作业动作，增加工艺计划工期，继续干涉分析和工艺仿真视频查看完成工艺优化，记录工艺过程风险点并制定应对措施，实现重大方案的预演。

3.4 数字化检维修管理平台交互培训开发及管理

本项目采用Composer 软件，在数字化检修规程的基础上二次开发，创建交互导航窗口，快速半剖、全剖和BOM 爆炸，帮助学员快速掌握设备结构及特点；开发脉冲式高亮闪烁引导交互式培训，学员根据提示选择正确零件/工具，逐步完成培训，同时过程中可暂停进行隐藏、透明、剖切、测量等操作。通过组织相关领域专家和工作负责人审查，保证培训教材准确。通过学员交互操作加深学员对零部件和维修操作的认识，通过无提示的交互检修考核完成作业测试，培训效果明显提升。

4 数字化检维修技术管理平台应用

本项目开发的数字化检维修技术管理平台，已在分公司进行推广应用，各基地通过网站登录，学员可在相对安全的环境中、相对自由的时间里进行学习、复训及强化，实现技术固化及应用，效果极佳。以培训为例，通过本平台应用，参训人员培训考核平均分提高5～10 分，培训一次合格率提升至95%。

5 结束语

通过平台建设质量管控和应用，以可操作3D 模型进行核电厂设备管理，以可交互操作仿真将维修技术固化，以交互式培训教材实现交互培训及考核，完成核电厂维修技术固化和应用，不断开发扩充数据库。建立方案预演能力，实现重大维修或改造项目预演，有效优化项目工艺，降低项目风险，有效管控风险，实现技术能力的高质量管理和提升。

通过核电厂数字化检维修技术管理平台开发及应用，发挥公司最优资源，实现技术固化，提升企业技术管理有效性，改变分公司技术人员技术准备、技术方案预演、人员培训及复训工作方式，提高技术人员技术准备效率和质量，提升技术方案预演能力，大大提升人员培训质量，达到按需进行技术复训和强化，实现技术固化和传承，实现多电厂维修技术的固化、管理及应用，为企业高质量发展提供支撑。

通过核电厂数字化检维修技术管理平台，建立技术基础数据库，实现基于3D 模型的维修技术数据管理和应用，在现有维修数据管理的基础上，实现核电厂维修技术管理的突破和进步，实现核电厂维修企业的多电厂维修技术的有效管理，为保障核电厂的维修质量提供了积极作用。

通过进行多基地维修技术固化、应用的有效管理的探索和实践，实现技术标准化工作、培训工作的改变和提升，实现技术的可持续发展并发挥数据价值，为多基地维修技术管理和培训管理提供思路和路线，为企业多基地技术管理提供借鉴，为基于3D 模型的数字化技术发展做出贡献。

核电厂数字化检维修技术管理平台是基于3D 模型的数据管理平台，还有进一步提升的空间。进一步开发核电厂数字化检维修技术管理平台的移动端，提升平台应用广度和频率。针对核电厂核岛环境与一般的环境差异较大，管理和安全要求极高，可以采用VR 技术实现沉浸式维修和受限空间作业的体验，进一步强化、提升关键设备维修的培训效果。