大型钠冷快堆设计开发项目工作分解结构研究

路云 刘一哲 郭玉杰 姜楠

中国原子能科学研究院核工程设计研究所 北京 102413

在核电工程领域“工作分解结构(WBS Work Breakdown Structure)”通常是以项目计划的形式体现，而计划的编制强调的是在有限的时间里实现既定目标，这与WBS面向交付物的层层分解理念虽有共同之处却又不尽相同；加之我国核电项目所采用的计划体系以及WBS架构基本相似，导致业内对核电工程项目的WBS架构缺乏系统、深入的研究。

本文基于系统工程思想，深入解读工作分解结构的编制思路和基本要求，将我国核电建设各阶段的工作特点与标准进行对标分析，考虑大型钠冷快堆开发项目的研发工作内容，初步形成我国大型快堆研发项目WBS的顶层框架。

1 快堆研发项目特点

快堆是快中子增殖堆的简称，是第四代核能系统的优选堆型，快堆可将天然铀资源的利用率从压水堆的1%提高到60%～70%，同时还可以压水堆嬗变产生的长寿命废弃物，对核能可持续发展、实现核燃料闭式循环具有重大战略意义。

中国实验快堆于2010年7月21日首次达到核临界，于2011年7月21日首次实现40%额定功率并网发电[1]，标志着我国成为世界上第8个拥有快堆技术的国家。

作为核电站，大型钠冷快堆在设计、建造过程中除具备核电工程项目在核安全要求高、质量要求严、建设周期长、投资金额高、参建单位多等共同特点外[2]，其作为研发项目，还具有前期工作内容复杂、研发子项多、研发周期和成果等方面的不确定因素等特点。综上，在项目开展初期，有必要利用系统工程分解和集成的思想，建立科学合理的WBS架构来帮助项目管理者正确梳理研发领域中的研发设计、条保建设、试验验证等板块中的具体内容，确定各板块工作间的关系；同时为后续的研发项目规划、技术分工、计划编制、成本估算、风险管理、基线控制等项目管理工作提供统一的框架，建立有效项目管理工作的基础。

2 钠冷快堆WBS分解思路

本文主要参照WBS编制思路和基本要求，开展大型钠冷快堆研发项目WBS分解工作，过程中重点考虑了项目工作分解结构的顶层框架的分解和制定。

项目工作分解结构Program Work Breakdown Structure(PWBS)，是指包含整个项目各方任务的工作分解结构，通过PWBS将项目顶层框架的各工作单元进行统一定义，并确定其在产品树中的位置。它在较高的级别上定义整个项目[3]。建立大型钠冷快堆项目WBS顶层框架的过程中，主要遵循以下基本原则[3-4]：

(1)完整性原则。项目WBS涵盖项目全过程的所有工作，包括设计、制造、试验、综保、采购和管理工作等，以确定项目范围。

(2)层次性原则。WBS是树状层次体系，通过不同层级的WBS单元分解，体现型号研制项目工作由高层到低层、由复杂到简单的层级关系。

(3)可交付成果为导向原则。每一个WBS单元需有独立的、有形或无形的可交付成果。

(4)隶属性原则。每个WBS单元应只从属于一个母单元。同一层级的各单元没有隶属或交叉关系，界面应清晰。

(5)可控性原则。WBS分解的层次以及同一层次的单元划分，取决于项目管控需要，应符合项目规模、产品复杂程度、组织结构、财务结构等环境。WBS不同分支的分解层级或深度可以不同。

(6)100%原则。由一个母单元分解的所有子单元应包括母单元中所涵盖的所有工作内容。

(7)唯一性原则。所有可交付成果均具有唯一性和独特性，只对应一个工作单元的输出。

(8)可扩展和持续更新原则。WBS编制过程可根据项目进展情况，横向或纵向不断深化扩展，并不断修订与完善，实施动态更新维护。

快堆研发项目WBS单元的编码由项目代码和单元代码两部分组成，项目代码用“CFR”表示，单元代码表示单元在WBS中所处层级和隶属关系，用阿拉伯数字表示，单元代码采用分层级的编码方式，用“.”进行层级划分，项目代码和单元代码之间无隔开。

3 钠冷快堆项目PWBS顶层框架及说明

钠冷快堆项目的PWBS，在工作单元的设置上分为通用单元及专用单元。对于通用单元，参照“系统工程、项目管理、综合试验、综合保障”等单元[5]，根据核电站项目的研制特点和行业特点进行了一系列的转化及单元说明；对于专用单元，是基于组成整个核电站的实体进行设置，包括建构筑物，以及按功能进行分类的系统。最终构建形成三个层次的大型钠冷快堆PWBS顶层框架，详见图1。

图1 钠冷快堆项目PWBS的顶层框架

本PWBS整体按照三个层次进行分解，第一层为“大型钠冷快堆核电厂工程”，是指研制和建造发电能力为600MW的快堆核电站所需的设备、资料、服务和设施的综合体，其下包含“示范快堆核电厂”“生产准备”“试验验证”“系统工程和项目管理”及“其他”等5个工作单元。

其中CFR1“示范快堆核电厂”，是该项目PWBS的专用单元，是指完整的可安全发电的快堆核电站。该单元基于大型钠冷快堆电站的产品分解结构建立，包括工程的全部建构筑物和工艺系统，同时也考虑了电站的工程综合和前期准备工程。对于工程的建、构筑物工作单元，其子单元的设置包含设计、建造等工作；对于工艺系统工作单元，其子单元包含工艺系统的设计、制造、安装、调试、试运行等工作。以CFR1.6为例进行工艺系统工作单元的进一步分解如图2所示。

图2 钠冷快堆工艺系统的子单元设置

“工程综合”单元主要由指导和控制核电厂立项、行政许可取证、工程设计、建造、安装所进行的总体设计与技术管理工作所构成。“前期准备工程”单元主要由为支持核电站建设所必需的设施建设工作，包括土地征用、海域使用、厂区四通一平建设，主体工程的临时性配套设施建设等工作构成[6]。其下子工作单元的设置如图3所示。

图3 “工程综合”和“前期准备工程”子单元设置

按照编制思路，第二层级的其他四个工作单元均为通用单元，考虑核电站项目的建设和交付特点，增设“生产准备”二级通用单元；将通用单元“综合试验”变更为CFR3“试验验证”单元；将“系统工程”和“项目管理”单元进行整合为CFR4“系统工程和项目管理”；将“综合保障”单元以及核电建设必须技术开发工作共同整合在CFR5“其他”中，二级通用单元说明如下：

CFR2生产准备：包括电站交付业主前必须提交的所有技术资料的准备和交接工作、人员培训及取证工作、检维修专用工具的研制和交付工作，核电站装料前必须对安全系统进行全面检查并取得基础数据的以前检查工作。

CFR3试验验证：此工作单元集中体现了大型钠冷快堆作为研发项目所含的各项研发工作特征，指为取得或验证电站安全、系统及设备设计性能和使用方面的工程数据等所开展的研究试验、样机研制试验和核电站综合调试等工作。其具体工作内容定义见下表。

表1 “试验验证”工作单元下设子单元及定义

CFR4系统工程和项目管理：包括系统工程和技术控制以及工程项目管理等工作。在“系统工程”子单元的工作中体现出大型钠冷快堆研发工作特征，包括为指导和控制项目的总体综合工程所进行的技术规划工作与技术管理工作，一般分为系统定义与总体设计、研制策划、需求开发及管理、技术状态管理等工作内容。

CFR5其他：此工作单元中，涵盖了与电站研制紧密相关，且又不属于设计、建造、试验或管理等其他工作单元的工作，如关键技术攻关、科研条件建设，其是指用于支撑型号项目设计、建造或试验验证等工作过程的配套软件开发等。

结语

目前，在国内的核工业领域尚未形成有关WBS分解和构建的标准体系。本文通过解读标准，对钠冷快堆项目构建PWBS顶层架构的实践，总结了符合快堆研发项目工作特点的WBS编制原则，对快堆研发项目的PWBS顶层框架进行定义，重点对该框架中的第二层各单元进行快堆研发工作任务的说明。对PWBS顶层框架的专用单元给出了基于快堆产品分解结构的子单元分解样例和工作范围的说明；对于GJB中“通用单元”进行重新整合和定义，给出符合快堆研发项目特点的通用工作单元及单元定义，一次为基础共同构成了钠冷快堆项目PWBS顶层框架。

在后续工作中可进一步深入研究和完善各单元的工作范围，整理形成WBS编制的行业标准，帮助规范核电项目WBS的编制工作，为核电项目的成本测算、风险控制、资源投入等业内数据统计提供统一的架构。