发电设计技术创新及三维设计管理分析.docx
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1、华 北 电力 大 学 工程 硕 士 学 位 论 文第 一 章绪 论发 电 设 计 是 整 个 发 电 工 程 建 设 中 最 重 要 的 关 键 环 节 ,在 工 程 建 设 中 起 着 决 定 性 的 主 导 作 用 。 在 建 设 项 目确 定 之 前 ,它 是 项 目科 学 决 策 的 依 据 ; 工 程 设 计 以 后 , 它 又 为 工 程 建 设 提 供 设 计 文 件 ,是 施 工 建 设 的 依 据 ,而 工 程 设 计 的 技 术 创 新 与 设 计 管 理 是 带 动 工 程 建 设 技 术 进 步 的 先 导 , 是 把 先 进 的 科 技 成 果 运 用 到 工 程 建
2、 设 的 重 要 途 径 。 因 此 , 设 计 技 术 创 新 及 管 理 模 式 的研 究 是 发 电工 程 设 计 的 核 心 问题 。本 论 文 以 发 电 设 计 技 术 创 新 及 三 维 设 计 管 理 为 研 究 对 象 ,主 要 研 究 如 何 突 破 旧 有 的 传 统 设 计 思 维 和 管 理 模 式 ,分 析 影 响 发 电 设 计 企 业 提 高 技 术 创 新 能 力 的 因 素 ,提 出 发 电技 术 创 新 的 途 径 ,同 时 为 提 高 设 计 效 率 ,增 强 竞 争 力 ,如 何 充 分 发 挥 三 维 设 计 的 先 进 手 段 , 重 点 对 三
3、维 设 计 流 程 如 何 重 组 及 管 理 进 行 研 究 。选 题 背 景 及 其 意 义目前 我 们 正 面 临 着 知 识 经 济 和 全 球 一 体 化 的 大 趋 势 , 世 界 科 技 突 飞 猛 进 川,我 国 电力 市 场 也 发 生 了 重 大 变 革 ,随 着 电力 体 制 改 革 的 逐 步 深 入 , 发 电项 目快 速 发 展 , 先 进 技 术 的 引 进 , 高 新 技 术 的 采 用 , 老 机 组 的 技 术 改 造 和 机 组 的 技 术 升 级 等 都 为 电 力 市 场 下 设 计 企 业 提 供 了 良好 的机 遇 121 13。为 此 我 们 必
4、 须 用 科 学 发 展 观 ,进 行 技 术 创 新 ,追 求 可 持 续 发 展 ,转 变 观 念 , 加 大 投 入 ,提 高 技 术 创 新 能 力 。目前 国 内 发 电 工 程 设 计 都 还 采 用 传 统 的 设 计 管 理 模 式 ,而 近 年 来 逐 渐 从 国 外 引 进 的 三 维 模 型 设 计 技 术 4, 是 一 种 具 有 革 命 性 变 化 的 电 力 工 程 计 算 机 辅 助 设 计 方 法 5。 三 维 模 型 设 计 就 是 在 计 算 机 中 建 立 能 真 实 表 现 电厂 现 实 的 电厂 三 维 模 型 ,并 通 过 真 实 感 图 形 生 成
5、 技 术 将 模 型 虽 以 二 维 图 形 的 形 式 显 示 在 计 算 机 屏 幕 上 , 但 与 二 维 设 计 所 产 生 的 平 面 图 形 有 着 本 质 上 的 区 别 。 平 面 图 设 计 方 式 是 在 设 计 平 面 上 来 进 行 电 厂 的 空 间 布 置 设 计 , 在 固 定 的 方 向 、 用 固 定 的 观 察 角 度 来 反 映 或 表 示 电 厂 内部 布 置 的 空 间 关 系 。 由 于 这 种 关 系 是 抽 象 的 , 因 此 主 要 是 反 映 在 人 脑 中 。 如 果 观 察 方 向 和角 度 发 生 了 移 动 或 旋 转 变 化 , 平
6、 面 图 上 所 反 映 的 空 间 关 系 就 需 要 设 计 者 重 新 建 立 。 三 维 设 计 使 设 计 由 平 面 设 计 变 为 空 间 设 计 , 它 使 设 计 更 细 化 、 形 象 和 直 观 。 用 三 维 设 计 方 法 建 立 的 各 种 设 备 、 管 道 、 结 构 的 三 维 模 型 , 能 直 观 、 真 实 地 反 映 其 在 未 来 电 厂 中 的 空 间 关 系 , 有 利 于 布 置 设 计 的 多 方 案 比较 、 优 选 和 设 计 出 最 优 秀 方 案 。对 三 维 模 型 进 行 碰 撞 检 查 , 有 利 于 在 设 计 过 程 中 消
7、 灭 设 计 中 的 常 见 病 、 多 发 病 , 提 高设 计 质 量 6。对 于 多 专 业 的 协 同 设 计 , 以三 维 模 型 为 共 享 资 料 比 以 二 维 图 纸 交 换 资料 更 及 时 、 更 准 确 、 更 直 观 。 利 用 可 视 化 技 术 对 三 维 模 型 进 行 漫 游 和 动 画 制 作 , 能华 北 电力 大 学 工程 硕 十 学位 论 文够 把 设 计 方 案 表 达 得 更 加 形 象 生 动 , 给 投 资 者 和 审 查 者 一 种 ”虚 拟 现 实 ”的 感 觉 , 更 清 楚 地 了 解 电 厂 未 来 情 况 v1。 三 维 模 型 还
8、 具 有 模 拟 指 导 现 场 施 工 、 安 装 与 检 修 的 潜 在 作 用 。总 之 ,三 维 模 型 设 计 能 够 完 成 哪 些 用 传 统 设 计 方 式 所 不 能 够 完 成 的 工 作 , 不 但 能 够 促 进 设 计 技 术 的 进 步 , 加 快 与 国 际 先 进 技 术 的 接 轨 , 而 且 能 够 为 业 主 提 供 质 量 高 、方 案 优 、周 期 短 、专 业 接 口严 密 的 设 计 产 品 。但 到 目 前 为 止 ,设 计 管 理 模 式 仍 未 改 变 ,造 成 了 先 进 的 设 计 手 段 与 传 统 的 设 计 管 理 方 式 之 间
9、的 矛 盾 ,这 是 本 论 文 要 重 点 研 究 解 决 的 问 题 。2国 内外研 究 动 态技 术 创 新 是 著 名 的 美 籍 奥 地 利 经 济 学 家 熊 彼 特 于 19 12 年 在 他 发 表 的 经 济 发 展 理 论 一 书 中 提 出 的 新 概 念 ,熊 彼 特 第 一 次 从 经 济 学 的 角 度 阐 述 了 创 新 的 内涵 8 9J。 随 着 技 术 手 段 和 计 算 工 具 的 发 展 , 发 电三 维 设 计 将 对 国 内 的 电 力 设 计 产 生 深 远 的 影 响 。2 . 1国外 的 研 究 动 态根 据 对 欧 美 等 国 家 多 个 电
10、 力 设 计 工 程 公 司 在 计 算 机 技 术 应 用 、 设 计 流 程 重 组 、 三 维 设 计 技 术 应 用 等 方 面 情 况 的 了 解 【“l,发 现 国 外 先 进 设 计 技 术 公 司 都 建 成 了 以 数 据 库 为 中 心 , 以 网 络 为 支 撑 , 以 项 目管 理 为 主 线 , 集 电 力 规 划 、 勘 测 设 计 和 管 理 应 用 于 一 体 的 综 合 集 成 系 统 【川 l”,并 根 据 新 的 生 产 方 式 对 管 理 模 式 和 工 作 流 程 进 行 了 重 组 , 实 现 了 “三 无 ” ( 无 图 板 设 计 、 无 纸 化
11、 办 公 、 无 时 空 限 制 ) 。根 据 国 外 公 司 的 经 验 , 要 发 挥 三 维 设 计 的 功 效 , 必 须 对 设 计 流 程 进 行 重 组 。 以 欧 美 国 家 大 型 工 程 (咨 询 )公 司 的 成 功 模 式 为 例 。如 美 国 S arge nt & L u nd y 公 司 ,该 公 司 为 了适 应 市 场 的 变 化 , 增 强 竞 争 力 , 不 断 进 行 业 务 和 机 构 重 组 , 利 用 先 进 技 术 , 减 少 设 计 环 节 、提 高 设 计 质 量 和 设 计 效 率 , 降 低 成 本 。 为 此 , 该 公 司 建 成 了
12、 具 有 大 型 数 据 库 管 理 系 统 的 工 厂 自动 化 设 计 系 统 , 从 而 实 现 了 设 计 信 息 的 高 度 共 享 , 可 进 行 多 专 业 并 行 设 计 ,设 计 流 程 中 的 环 节 ,由 原 来 的 22 个 减 少 到 13 个 ,大 大 提 高 了 工 效 , 缩 短 了 工 期 。 通 过 多 专 业 应 用 软 件 的 高 度 集 成 , 基 于 先 进 的 计 算 机 网 络 , 对 整 个 公 司 的 工 程 项 目进 行 管 理 l31, 设 计 人 员 可 进 行 多 专 业 并 行 设 计 , 在 短 期 内 做 多 个 布 置 方 案
13、 进 行 比选 , 达 到 优 化 设 计 的 目的 , 保 证 设 计 质 量 , 降 低 工 程 造 价 , 实 现 多 专 业 之 间 的 协 同 作 业 和 资 源 共 享 , 极 大 地 提 高 了 设 计 质 量 和 效 率 。法 国 A lstom 公 司 不 但 给 业 主 提 供 一 个 能 发 电 的 物 理 ( 真 实 ) 电 厂 , 同 时 也 提 供一 个 数 字 化 电 厂 l4。 要 想 达 到 这 个 目标 , 一 体 化 的 工 程 实 践 和 管 理 就 是 一 个 非 常 关华 北 电力 大 学 工程 硕 士 学 位 论 文键 的 步 骤 115】。如 设
14、 计 与 建 设 的 关 系 ,建 设 与 调 试 之 间 的 关 系 , 从 调 试 到 移 交 均 需 要 建 立 一 体 化 , 最 终 包 括 业 主 的 运 营 、 维 护 。 在 以上 过 程 中 , 重 要 的 是 控 制 过 程 流 。 要 完 成 以 上 这 些 工 作 , 必 须 建 立 统 一 的 电 厂 标 识 系 统 走6, 开 发 一 套 管 理 信 息 系统 ,Al stom 公 司 的 项 目信 息 管 理 系 统 (PIM S) 就 是 为 此 目标 开 发 的 。 PIM S 系 统 的 主 要 功 能 :1) PI M S 系 统 允 许 在 全 球 范
15、围 内存 储 、 访 问 到 所 有 的 信 息 。 目前 建 立 一 个 电厂需 要 全 球 各 地 不 同 团 队 互 相 合 作 , 需 要 一 个 先 进 的 系 统 , 确 保 在 正 确 的 时 间 、 正 确 的 地 点 、 提 供 正 确 的 信 息 。2) PI M S 系 统 可 以 显 著 降 低 由于 设 计 质 量 带 来 的 成 本 上 升 。3) PIM S 系 统 可 以在 全 球 范 围 内采 用 一 体 化 工 程 实 践 ,包 括 协 同 设 计 、有 效 控制 版 本 和 相 应 的 工 作 流 。4) PIM S 系 统 也 可 以满 足 业 主 在
16、数 据 移 交 方 面 的 合 同 要 求 。在 应 用 PI M S 系 统 过 程 中 ,Al sto m 公 司 的 专 家 认 为 质 量 是 关 键 性 的 ,所 有 质 量 的 基 石 来 源 于 一 个 通 用 产 品 结 构 和 产 品 标 识 系 统 , 在 此 基 础 上 , 项 目 团 队 才 能 应 用 PIM S 系 统 工 具 提 高 工 作 效 率 。Al stom 公 司 第 一 个 全 面 应 用 PI M S 系 统 的 项 目是 2 0 01 年 开 始 在 西 澳 大 利 亚 建 设 的 蒸 汽 联 合 循 环 电 厂 : C oc k b urn 电
17、厂 ,该 电厂 总 容 量 为 24 OM W ,其 中 :燃 汽 160 M W ,汽 轮 发 电机 80 M W , 建 设 周 期 25 个 月 。在 PI M S 系 统 的 协 调 下 ,全 球 10 个 不 同 地 点 的 设 计 团 队 协 同 工 作 ,提 前 三 个 月 完 成 了 该 电 厂 的 E P C 任 务 , 实 现 了 零 投 诉 , 额 外 增 加 了 一 个 月 的 发 电 所 获 得 的 利 润 , 得 到 业 主 的 好 评 , 并 顺 利 得 到 该 电 厂 二 期 工 程 的 E P C 任 务 。2.2国 内的研 究 动 态 及 主要 差 距近 年
18、 来 , 国 内 对 发 电 设 计 技 术 的 创 新 研 究 , 加 大 了 投 入 , 但 由 于 多 年 来 , 国 内 主 要 电 力 设 计 院 忙 于 工 程 设 计 及 解 决 工 程 设 计 中 出 现 的 技 术 问 题 , 对 发 电 工 程 设 计 技 术 创 新 的 体 制 、机 制 及 理 论 研 究 还 很 少 ,目前 普 遍 缺 乏 较 完 善 的 创 新 体 制 和 环 境 , 从 而 在 一 定 程 度 上 了 影 响 了 发 电 设 计 的 技 术 和 管 理 创 新 ,7。 多 年 来 , 国 内 电 力 设 计 系 统 进 行 的 设 计 工 作 主
19、要 依 赖 于 传 统 的 设 计 方 法 , 采 用 平 面 图 设 计 、 二 维 计 算 , 虽 然 己 从 早 期 的 在 绘 图 板 上 用 铅 笔 绘 图 的 方 式 ,改 为 依 靠 计 算 机 技 术 在 A uto C A D 中 绘 图 , 近 年 来 , 有 些 三 维 技 术 发 展 较 快 的 设 计 院 己 开 始 引 进 国 外 的 先 进 设 计 软 件 , 在 管 道 设 计 中 采 用 三 维 设 计 模 式 8,但 设 计 流 程 并 未 改 变 , 从 本 质 上 说 仍 比较 落 后 , 对 比 国 外 的 现 状 , 我 们 当 前 的 技 术 在
20、设 计 和 管 理 中 的 应 用 尚 停 留 在 国 外 先 进 国 家 90 年 代 末 期 的 水 平 。 要 赶 上 国 外 大 型 工 程 公 司 的 先 进 水 平 , 尚 有 较 大 的 差 距 , 主 要 表华 北 电力大学工程 硕 士学位 论文现 在 :l) 计 算 机 应 用 系 统 构 成 方 面国外 大 型 工 程 公 司 大 都 建 立 了 以数 据 库 为 核 心 、 以 网络 为 支 撑 , 以项 目管 理 为 主 线 ,集 电力 规 划 、 勘 测 设 计 和 管 理 应 用 于 一 体 的 综 合 集 成 系 统 , 各 专 业 应 用 软 件 通 过 数 据
21、 库 有 机 结 合 在 一 起 形 成 完 整 的 自动 化 系 统 l9j,该 系 统 包 含 了 工 程 的 全 部 电 子 文 档 , 包 含 了 全 过 程 设 计 资 料 。 而 我 们 目前 仍 然 基 本 处 于 单 项 应 用 状 态 , 各 专 业 软 件 之 间 彼 此 基 本 没 有 接 口 。2 ) 应 用 水 平 方 面国 外 大 型 工 程 公 司 大 都 通 过 计 算 机 网 络 进 行 多 专 业 的 并 行 设 计 、 工 程 管 理 和 多 功 能 信 息 处 理 20, 三 维 设 计 技 术 主 要 用 于 优 化 布 置 、 与 业 主 的 交 流
22、 、 并 指 导 施 工 , 设 备 供 货 商 及 分 包 商 均 能 以 电 子 文 件 方 式 与 他 们 进 行 数 据 交 换 , 各 专 业 设 计 人 员 均 能 在 同 一 三 维 设 计 环 境 中 协 同 设 计 。 而 我 们 的 三 维 设 计 和 漫 游 可 视 化 刚 刚 起 步 ,应 用 的 深 度 和 广 度 还 很 不 够 , 出 图 和 三 维 模 型 脱 离 , 不 是 严 格 意 义 上 的 多 专 业 三 维 设 计 环 境 协 同 设 计 2l, 增 加 了 工 程 设 计 质 量 的 隐 患 。 工 程 设 计 的 核 心 部 分 一系 统 设 计
23、 (P & D ) 和 计 算 书 的 规 范 标 准 化 程 度 和 国外 先 进 水 平 还 有 很 大 差 距 , 系 统 设 计 参 数 还 不 能 和 三 维 设 计 有 机 的 联 系 起 来 。3 ) 网 络 应 用 方 面我 们 已经 建 成 了 计 算 机 网 络 ,但 协 同 设 计 并 没 有 开 展 , 目前 所 知 道 的 所 谓 协 同 设 计 软 件 , 也 都 是 在 文 件 层 次 的 传 递 与 共 享 水 平 上 , 与 真 正 意 义 的 数 据 库 层 次 的 协 同 设 计 相 去 甚 远 。4) 管 理 体 制 方 面国 外 大 型 工 程 公 司
24、 根 据 采 用 的 先 进 设 计 技 术 和 信 息 化 的 要 求 , 对 原 有 的 管 理 体 制 进 行 了 重 组 , 设 计 流 程 作 了 合 理 变 更 ,减 少 了 设 计 环 节 , 提 高 了 工 作 效 率 。 而 我 们 存 在 新 的 设 计 技 术 与 旧 的 管 理 模 式 工 作 流 程 之 间 的 不 适 应 问 题 22,这 正 是 我 们 要 研 究 解 决 的 问 题 。3论 文研 究 内容本 论 文 以 浙 江 省 电 力 设 计 院 发 电 设 计 技 术 创 新 及 三 维 设 计 管 理 为 研 究 对 象 ,主 要 研 究 如 何 突 破
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