数字化设计必然性

    大数据、云计算、物联网、3D打印、工业机器人、人工智能、机器深度学习等新技术呈爆炸式涌现，取得巨大进步，正驱动着第四次工业革命以不可阻挡之势席卷全球，一场深刻的系统性变革已经开始。

    与此同时，核电发展正处于重要的战略机遇期，面临多个国家、多个公司、多种成熟堆型的激烈竞争。

    本质上讲核电站是设计出来的，核电站的设计异常复杂，涉及近70个专业。专业间的数据交互数以万计，同时还要兼顾采购、施工、调试、运行、维护。设计数据是核电厂建设、运行的源头，占据核电厂数据的60%。数字化设计是数字化核电厂“牛鼻子”，是保障项目EPCS顺利实施、降低风险的核心手段，是数字化运行的主要数据来源。发展数字化设计，正是从核电设计源头，推进供给侧改革，通过资源整合、流程优化，整体提高设计资源效率，提高供给结构对需求变化的适应性和灵活性，最终为EPCS后续各板块提供更优质的设计服务和支持。

    数字化设计也是核电产品核心竞争力提升的主要手段。数字化设计通过效率提升，能够提高核电的经济性，更重要的是通过实施数字化设计，解放生产力，带来的以安全性先进性为主要特征的核电产品竞争力提升，并开拓附加增值服务。

数字化设计需求与目标

    核电设计涉及单位多、部门多、专业多，设计项目多，堆型种类多；不同部门或生产所之间，与其他板块之间，与设计分包单位、供应商之间业务接口多、交互频繁；跨地域全球化协作；设计工具类、信息管理类、业务管理类等软件种类繁杂，应用分散化、孤岛化。

    资源的利用效率决定生产效率和组织生产力。对于核电设计，资源表现为设计人员、管理人员、决策层的时间，设计工具、管理系统、决策工具，设计数据、管理数据、决策数据等。

    如何将各类人员的时间资源发挥最大价值，减少重复性、非创造性活动耗用？如何充分整合利用各类软件、工具，发挥最大价值，提升生产工具的利用效率？对于设计过程中产生的设计数据、管理数据、决策数据，如何能让数据在产生时，就成为有价值的数据？如何让产生后的数据，产生更大价值？

    数字化设计就是要解决上述问题，从设计体系、互提资料、集成度、设计数据库、三维模型、分包商管控、仿真验证等方面统筹考虑，构建综合的一体化协同平台，整合资源，让资源本身的价值最大化。

   数字化设计目标可总结为开展一个转型、推进两个变革、构建三个具备、打造四大能力

    一个转型即数字化转型。

    两个变革即设计体系变革、管理模式变革。设计体系变革：过去以二维图纸为核心的设计体系及规范，需转为基于三维模型的数字化设计体系，实现在虚拟环境管理全部、唯一的数据源。管理模式变革：过去以图纸为核心进行管理，需转为以三维模型、设计对象数字为核心进行管控。

    三个具备即全厂三维模型、核电全寿期数据（设计成果数据和采购、施工、调试数据）、数字化模拟仿真。

    四大能力即包括全厂数字化协同设计能力、数字化设计管理能力、数字化分包服务管理能力、数字化模拟仿真验证。

数字化设计建设方案

    核电数字化设计具有WEB化、数字化、可视化、虚拟化、互联网化等特点，旨在以设计门户为中心枢纽，打造一体化数字化协同综合设计平台，对内资源整合，对外协作联通，内外联动、协同高效，实现分包管理全业务、设计主线统筹全周期、流程驱动设计全过程、统一分类管控全数据、设计工具应用全集成。同时实现设计、采购、施工、调试、工程建设等阶段数字化协同协作，为数字化移交奠定数据和功能基础，为数字化运行提供数据支持，为核电业主提供仿真模拟服务。

    1.WEB化-设计门户-对内整合，对外联通

    设计门户概括起来就是对内整合、对外联通，内部联通采购、施工、调试板块，对外联通设计分包院。

    设计门户是设计院信息发布、数据展现的唯一有效平台。可以在此系统接收分包院通过分包院门户提交的业务数据和文件，向分包院、业主发布业务数据和文件。对内可进行设计信息发布，与采购、施工、调试进行业务协同；支持多项目、多堆型、全流程、全员、全厂，设计业务全覆盖。

    2.数字化-数据中心-全过程数字化记录

    整合设计数据，全过程数字化记录。构建设计门户、数据中心、设计工具集三层信息化体系，实现设计对象和设计数据集中管控，一次生成，集中存储，多地应用。

    数据中心实现数据的集中存储、分类管控、状态标注、版本控制，与设计门户集成形成数据的有效性、正确性、完整性审查，数据的全专业、多方共享。数据中心预留归集采购、施工、调试数据和运维、退役数据的功能。

    数据中心是设计数据的唯一有效数据源，通过设计门户对外统一发布，提供设计数据服务。采购、施工、调试板块通过与设计门户的接口，调用发布的设计数据，作为各板块开展后续工作的数据依据；业主通过申请获取设计门户的相关设计数据调用权限，用于运行维护。设计门户对外数据服务能力可进行配置，独立部署，形成独立运行的数据服务软件包，对客户提供数字化增值服务。

    3.可视化-三维模型轻量化发布，相关方WEB页面按需调用

    建立基于互联网的三维模型轻量化应用技术，兼容主流三维软件及三维地形模型，实现三维模型轻量化统一发布，多地应用，实现相关方WEB页面按需调用。可发布到设计门户、项目管理平台、分包商门户、供应商门户等。

    通过三维设计工具的升级完善，GIS与三维模型的融合使用，实现全厂三维可视化。同时，构建三维模型质量管理控制体系，将轻量化三维模型平台与设计门户结合，实现三维模型审签、版本及状态管理。

    4.虚拟化-规避风险，提高精度，精益设计、精确采购、精准施工

    将模拟仿真平台与三维模型结合，利用数字化仿真技术、虚拟现实技术，模拟核电厂各类运行和事故工况下结构、工艺、控制系统的响应和处理，对正在进行的设计进行优化，对已完成的设计进行验证。这是数字化核电设计的延伸，不仅可以用于设计优化、验证，进度模拟、安装模拟；其成果还可以服务于核电厂运行事故应急预演和操作员培训，充分体现了数字核电设计在电厂运维中的应用。

    模拟仿真平台主要功能包括源数据管理、三维模型可视化、模拟仿真数据模型库、模拟仿真场景分类管理等。

    5.互联网化-互联互通，随时随地，高效协同

    面向数字化设计，对总包与设计分包间如何更有效进行设计资源的统筹、更有效率的协作，进行再思考和再设计。打造总包设计、分包设计、供应商设备设计跨地域、跨单位的设计链。建立基于互联网的门户平台，实现设计总包方、设计分包方、设备供应商之间互联互通、随时随地、高效协同的数字化全球化设计协作。

推进建议

    数字化是趋势，数字化转型势在必行。数字化核电厂建设是系统工程、持久工程，涉及管理模式转变、业务转型，工具数字化提升，一系列系统、平台规划和建设。

    在未来，数字化设计在设计领域，能实现基于数字化的全球协作，在统一平台上互联互通、高效协同、多方协作；实现全厂三维设计能力，具备全厂三维交付能力；实现数字化设计管理能力，改变以前基于图纸的设计过程和设计成果管理模式；形成基于项目、堆型的设计过程和成果数据库；具备设计过程提资可视化、计算分析过程可视化、仿真验证模型化；实现对电厂设备安装、调试、运行的模拟能力。

    同时数字化设计可在采购、施工、调试、运维等领域产生如下效果：打造设计与采购数字化通道，打造设计、采购、供应商、分包方协作平台，实现精确采购；推进精准施工，通过三维模拟应用于施工、设备安装等方面；促进精益调试，调试用设计信息数字化、可视化；同样，数字化设计可为运行维护提供虚拟核电站，包含系统和设备设计参数、全厂三维模型、关键系统仿真模拟服务等。数字化设计将为核电站的设计、建造和运行全过程带来不可估量的影响。

    为此，提出以下推进建议。

    标准体系建设先行。数字化核电厂数字核电标准体系建立，是整个数字核电的基础，涉及核电科研、设计、采购、施工、调试、运维、退役及各阶段间数据的移交，内容多、任务紧，须尽快制定。数字核电标准体系，包括数据存储、管理和应用的标准。存储标准分为分类标准、结构标准、交换标准、数据安全标准等，管理标准包括编码体系标准、质保体系标准、数据移交标准等，应用标准包括设计数据、工程建设数据、运行数据、维护数据等在各个阶段的应用、分析体系。

    为能力建设提供人力保障。数字化核电厂提出的数字化能力建设，涉及多个平台、系统，数字化设计能力建设任务繁重，需保障人力投入。建立一支管理、业务和信息化人员共同组成的稳定团队推动实施。

    项目集管理及资金投入。数字化设计是数字化核电的最关键环节，涉及系统多、平台多、数据多、模型多、业务复杂，难度大，需要巨大的资金投入。要做好项目集管控，建立科学有序的项目优先级评估体系，稳步推进数字化设计。