三維設(shè)計(jì)環(huán)境下的設(shè)計(jì)質(zhì)量保證實(shí)踐

三維設(shè)計(jì)環(huán)境下的設(shè)計(jì)質(zhì)量保證實(shí)踐摘要：三維設(shè)計(jì)是目前核電設(shè)計(jì)主流的設(shè)計(jì)方法。本文論述在三維設(shè)計(jì)環(huán)境下，如何利用三維設(shè)計(jì)的特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)文件的質(zhì)量控制。通過設(shè)計(jì)流程的優(yōu)化、對模型和數(shù)據(jù)的控制、以及三維模型的綜合、審查、自查和對出圖模板的定制等方面來論述設(shè)計(jì)過程中的質(zhì)量保證實(shí)踐。最后指出三維設(shè)計(jì)環(huán)境下，項(xiàng)目管理對質(zhì)量保證的重要性，并討論如何才能進(jìn)一步提高質(zhì)量保證能力。關(guān)鍵詞：三維設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)流程項(xiàng)目管理質(zhì)量保證1前言近年來，隨著我國核電事業(yè)的快速發(fā)展，核電設(shè)計(jì)的技術(shù)也在快速進(jìn)步，三維設(shè)計(jì)已經(jīng)成為目前核電行業(yè)主流的設(shè)計(jì)方法。三維設(shè)計(jì)的特點(diǎn)就是管道、設(shè)備、暖通、電氣、結(jié)構(gòu)等多專業(yè)協(xié)同建立三維模型，并通過巡視檢查、模型間的碰撞檢查等來優(yōu)化設(shè)計(jì)，然后從模型中抽取出各種施工圖及相應(yīng)的清單和報表，最終完成各種設(shè)計(jì)文件。三維設(shè)計(jì)的應(yīng)用，打破了過去二維圖設(shè)計(jì)模式，使原來的設(shè)計(jì)思想、設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)流程、質(zhì)量管理等都發(fā)生了一系列的變革。如何在三維設(shè)計(jì)的條件下，充分考慮三維設(shè)計(jì)的特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)質(zhì)量保證控制是三維設(shè)計(jì)應(yīng)用中必須解決的問題。本文結(jié)合工作實(shí)際，論述了在三維設(shè)計(jì)環(huán)境下我院所進(jìn)行的質(zhì)量保證實(shí)踐。2三維設(shè)計(jì)環(huán)境下質(zhì)量保證方法2.1三維設(shè)計(jì)流程的建立設(shè)計(jì)流程是過程質(zhì)量控制的基礎(chǔ)和依據(jù)，因此在三維設(shè)計(jì)環(huán)境下，要實(shí)現(xiàn)有效的質(zhì)量控制，首先必須建立清晰的三維設(shè)計(jì)流程。三維設(shè)計(jì)流程的重塑對項(xiàng)目的開展、計(jì)劃的實(shí)施、設(shè)計(jì)的控制、進(jìn)度的控制等起到至關(guān)重要的作用，同時質(zhì)量管理需要設(shè)計(jì)流程來表明整個項(xiàng)目的總體設(shè)計(jì)過程和管控方法。因此找到一個適合三維設(shè)計(jì)的流程和對應(yīng)的組織管理結(jié)構(gòu)和工作方法十分重要。經(jīng)過這些年的實(shí)踐和總結(jié)，目前我院三維設(shè)計(jì)流程簡要表示如圖1。根據(jù)圖1設(shè)計(jì)總流程可以看出，設(shè)計(jì)過程的各個環(huán)節(jié)均為質(zhì)量控制的環(huán)節(jié)，主要包括：數(shù)據(jù)輸入、項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫、各專業(yè)模型、設(shè)計(jì)驗(yàn)證、施工設(shè)計(jì)圖紙的質(zhì)量控制等。2.2質(zhì)量保證組織的建立基于以上設(shè)計(jì)流程，院質(zhì)量安全管理部、項(xiàng)目綜合管理部、三維研發(fā)中心、各專業(yè)設(shè)計(jì)師和參與項(xiàng)目三維設(shè)計(jì)管理的全部人員都將是整個質(zhì)量保證組織的成員，通過各自在質(zhì)量保證方面的職責(zé)的執(zhí)行形成有效的質(zhì)量保證機(jī)制，從而實(shí)現(xiàn)對設(shè)計(jì)全過程進(jìn)行質(zhì)量控制。為此院對三維設(shè)計(jì)工作編制了24個管理細(xì)則。2.3質(zhì)量保證的實(shí)施過程我院充分利用獨(dú)立開發(fā)的設(shè)計(jì)質(zhì)量管理平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳遞，包括資料的互提、反饋和設(shè)計(jì)文件的流轉(zhuǎn)等，對三維設(shè)計(jì)過程進(jìn)行有效的記錄，具體的記錄要求在三維設(shè)計(jì)有關(guān)管理細(xì)則進(jìn)行了規(guī)定。項(xiàng)目準(zhǔn)備階段。三維研發(fā)中心負(fù)責(zé)搭建項(xiàng)目服務(wù)器和設(shè)計(jì)平臺的搭建，然后進(jìn)行測試。各專業(yè)向三維中心提交專業(yè)需求和用戶清單，最后建立各專業(yè)的用戶賬號并發(fā)布。項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫建立階段。三維研發(fā)中心根據(jù)各專業(yè)提供的數(shù)據(jù)負(fù)責(zé)建立數(shù)據(jù)庫并對項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫進(jìn)行驗(yàn)證來確保所有數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，這也是所有專業(yè)建模的基礎(chǔ)和保證，直接關(guān)系后續(xù)模型的正確與否。各專業(yè)建模階段。土建、設(shè)備、管道、風(fēng)管、橋架、支吊架等各專業(yè)建模完成以后對模型進(jìn)行校審來保證設(shè)計(jì)的合理性，并提交模型確認(rèn)單作為質(zhì)量控制的記錄。設(shè)計(jì)綜合階段。項(xiàng)目管理部起著專業(yè)間協(xié)調(diào)的作用，組織設(shè)計(jì)專家評審會來綜合各專業(yè)的設(shè)計(jì)解決各專業(yè)間的接口問題。同時項(xiàng)目組通過組織召開模型的碰撞檢查會來消除碰撞，最終實(shí)現(xiàn)零碰撞實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的最優(yōu)化，并提交模型審查單作為質(zhì)量控制的記錄。設(shè)計(jì)驗(yàn)證分析階段。設(shè)計(jì)人員從模型中抽取圖紙通過設(shè)計(jì)質(zhì)量管理平臺提交設(shè)計(jì)分析人員設(shè)計(jì)驗(yàn)證，最終實(shí)現(xiàn)模型固化，達(dá)到出版施工圖紙的條件。院質(zhì)量安全管理部對項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程進(jìn)行質(zhì)保監(jiān)督、檢查和抽查，并通過質(zhì)量趨勢的分析來為下一階段的質(zhì)量改進(jìn)措施提供依據(jù)。質(zhì)量趨勢報告中的信息和數(shù)據(jù)能反映設(shè)計(jì)過程中具有代表性的質(zhì)量信息。2.4專業(yè)間的接口管理在三維模型中完成接口管理，要既不影響三維協(xié)作設(shè)計(jì)的優(yōu)勢，又能符合質(zhì)量控制的要求。三維設(shè)計(jì)的接口關(guān)系基于模型，各專業(yè)在三維協(xié)同設(shè)計(jì)平臺中完成建模。通過模型的調(diào)用形成專業(yè)間的虛擬接口，因此減少了相關(guān)專業(yè)采用文件形式提資的過程。最終通過會簽的方式實(shí)現(xiàn)接口的確認(rèn)。3三維設(shè)計(jì)環(huán)境下質(zhì)量保證的要素傳統(tǒng)質(zhì)量管控方法由設(shè)計(jì)人員根據(jù)質(zhì)保管理程序，通過編、校、審的方式對設(shè)計(jì)輸入及設(shè)計(jì)輸出進(jìn)行控制，對設(shè)計(jì)過程相對難以控制。專業(yè)間和系統(tǒng)間管道布置的碰撞等很難檢查，特別是公共區(qū)的布置，對于復(fù)雜系統(tǒng)管道的布置也難以保證質(zhì)量。隨著三維設(shè)計(jì)工作的開展，新的設(shè)計(jì)工具與設(shè)計(jì)理念得到廣泛應(yīng)用，設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容由圖紙文件轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)和存儲數(shù)據(jù)信息的模型，建模成為工程設(shè)計(jì)的主要活動也是最重要的活動，施工圖紙、清單表格等文件都是基于數(shù)據(jù)模型生成的。因此原有的僅僅針對圖紙文件的編校審質(zhì)保流程已經(jīng)無法滿足三維設(shè)計(jì)的要求，必須對數(shù)據(jù)庫、模型和圖紙進(jìn)行全方位的質(zhì)量控制。圖2顯示三維設(shè)計(jì)環(huán)境下質(zhì)量控制的要素。3.1數(shù)據(jù)庫的質(zhì)量控制各專業(yè)三維模型都是通過調(diào)用設(shè)計(jì)參考數(shù)據(jù)庫中的元件數(shù)據(jù)建立完成的，元件參考數(shù)據(jù)庫是三維設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，其數(shù)據(jù)信息貫穿三維建模、圖紙及材料報表生成、采購管理、施工管理甚至電廠運(yùn)行管理的全過程。數(shù)據(jù)庫質(zhì)量控制流程見圖3。三維設(shè)計(jì)技術(shù)是基于數(shù)據(jù)庫與模型的技術(shù)，數(shù)據(jù)庫的正確與否與各專業(yè)的提資（數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)輸入）息息相關(guān)，應(yīng)將主要的精力放在維護(hù)數(shù)據(jù)與模型的正確性上，對數(shù)據(jù)庫、模型以及數(shù)據(jù)庫輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的質(zhì)量控制。3.2模型的質(zhì)量控制根據(jù)三維設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)過程中對模型的質(zhì)量控制是重中之重。建模階段，參與的專業(yè)和人數(shù)最多。模型質(zhì)量控制的流程建立如下圖4。影響模型質(zhì)量的要素很多，包括設(shè)計(jì)輸入的正確與否，如供應(yīng)商的設(shè)備或部件的外形圖等，設(shè)計(jì)人員的能力，有效的項(xiàng)目和質(zhì)量管理組織等。模型的質(zhì)量決定電廠工程設(shè)計(jì)的質(zhì)量。模型質(zhì)量控制的環(huán)節(jié)眾多也相對復(fù)雜。從圖4可以看出對模型的質(zhì)量控制的方式包括：數(shù)據(jù)一致性檢查（設(shè)計(jì)自查）、模型校審、模型完整性確認(rèn)、設(shè)計(jì)綜合、碰撞檢查、模型審查、設(shè)計(jì)驗(yàn)證等控制環(huán)節(jié)。3.2.1設(shè)計(jì)自查對模型質(zhì)量影響最重要的環(huán)節(jié)是模型創(chuàng)建環(huán)節(jié)。編制人員的能力、責(zé)任意識等因素對模型的質(zhì)量都會有很大的影響。因此建模環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制需要從人員的能力培養(yǎng)上和管理的嚴(yán)密性上雙管齊下，確保這個環(huán)節(jié)的質(zhì)量。目前我們從管理上確立的設(shè)計(jì)自查制度，各專業(yè)根據(jù)專業(yè)的特點(diǎn)確立設(shè)計(jì)自查的要素，如與設(shè)計(jì)輸入的匹配性、數(shù)據(jù)一致性、依托項(xiàng)目現(xiàn)場改單、供應(yīng)商資料完整性和準(zhǔn)確性、模型完整性等自查。通過設(shè)計(jì)自查制度，使編制人員建立起良好的自查意識，并且保證了建模階段模型質(zhì)量的提高。3.2.2模型校審根據(jù)三維軟件自身的功能，通過SPR（模型審查，軟件自帶功能）對模型進(jìn)行編校審并實(shí)現(xiàn)電子批注，使對模型的校審意見能得到有效的記錄。SPR標(biāo)簽里一般可寫入人員姓名、校審時間、區(qū)域編號等信息。SPR的校審記錄作為質(zhì)量記錄的一部分進(jìn)行存檔。項(xiàng)目組或子項(xiàng)應(yīng)定期開展模型的設(shè)計(jì)審查會，組織各專業(yè)人員集中進(jìn)行。校審人員使用SPR對模型進(jìn)行校審，一般可包括設(shè)備的可接近性（包括需要的裝載/卸載）、足夠的設(shè)備維護(hù)空間、操作空間、結(jié)構(gòu)和支吊架設(shè)計(jì)的合理性、電纜橋架布置的合理性、儀表元件布置的合理性、管線布置的合理性、閥門的可接近性、是否存在碰撞等內(nèi)容。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)工作中應(yīng)進(jìn)行日常設(shè)計(jì)審查，查看最新的SPR模型以了解目前設(shè)計(jì)狀態(tài)；校審人員應(yīng)定期進(jìn)行日常設(shè)計(jì)審查，了解設(shè)計(jì)狀態(tài)及進(jìn)度，同時能及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)問題，與設(shè)計(jì)人員及時溝通。另外，我們還利用Navisworks軟件實(shí)現(xiàn)多模型的校審功能，根據(jù)建模情況，以班組為單位，按系統(tǒng)或按房間、樓層進(jìn)行模型審查。3.2.3模型完整性確認(rèn)各專業(yè)完成模型校審以后，對模型完整性進(jìn)行確認(rèn)，并填寫模型確認(rèn)單作為記錄。3.2.4設(shè)計(jì)綜合之前的設(shè)計(jì)活動大多單專業(yè)進(jìn)行，將設(shè)計(jì)綜合的流程設(shè)定于此主要的目的在于理清設(shè)計(jì)的順序。實(shí)際上，各專業(yè)建模過程中，根據(jù)各專業(yè)的需求，設(shè)計(jì)綜合可以隨時展開。AP1000標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)項(xiàng)目中設(shè)立了子項(xiàng)負(fù)責(zé)人的制度，在項(xiàng)目經(jīng)理的授權(quán)下各子項(xiàng)負(fù)責(zé)人參與協(xié)調(diào)并組織各專業(yè)進(jìn)行設(shè)計(jì)綜合，對各專業(yè)的設(shè)計(jì)進(jìn)行最優(yōu)化組合。設(shè)計(jì)綜合是設(shè)計(jì)過程中最重要的活動之一，全廠總體布置設(shè)計(jì)的合理性，各專業(yè)建模過程中出現(xiàn)的碰撞和矛盾，均可在設(shè)計(jì)綜合階段解決。設(shè)計(jì)綜合對子項(xiàng)負(fù)責(zé)人的要求也最高，需要對各專業(yè)的設(shè)計(jì)要求都能有基本的了解。實(shí)際上，在各專業(yè)設(shè)計(jì)活動開始前，必須確立各專業(yè)總體的布置設(shè)計(jì)指導(dǎo)原則，以便在各專業(yè)工作開始前就清楚專業(yè)間設(shè)計(jì)配合的原則。設(shè)計(jì)綜合相當(dāng)于各專業(yè)間虛擬的接口。設(shè)計(jì)綜合或設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)的過程中對于問題解決的落實(shí)和控制，則通過記錄會議紀(jì)要和會議行動項(xiàng)的形式督促專業(yè)人員解決問題。事實(shí)上，在設(shè)計(jì)過程中各專業(yè)人員也可以向項(xiàng)目管理部提出問題協(xié)調(diào)單，描述需要解決的問題，起到敦促項(xiàng)目組盡快落實(shí)的作用。這也是AP1000標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)過程中獨(dú)創(chuàng)性的方式，對設(shè)計(jì)質(zhì)量控制起到重要推動作用。3.2.5碰撞檢查設(shè)計(jì)綜合完成后，三維研發(fā)中心將會不定期的發(fā)布碰撞檢查報告，幫助設(shè)計(jì)人員消除專業(yè)內(nèi)或?qū)I(yè)間的碰撞問題。特別是一些軟碰撞，無法在三維模型中直觀體現(xiàn)的碰撞，如操作空間、維修空間的碰撞，更需要碰撞檢查報告來輔助設(shè)計(jì)人員消除此類碰撞。最終實(shí)現(xiàn)零碰撞，并出具零碰撞檢查報告作為記錄。3.2.6審查確認(rèn)在實(shí)現(xiàn)零碰撞以后，各專業(yè)將對整個模型審查階段的工作進(jìn)行確認(rèn)，包括模型的完整性、準(zhǔn)確性、合理性，最后提交模型審查單。至此建模階段的工作已經(jīng)結(jié)束。模型審查單提交后應(yīng)對模型進(jìn)行版本控制，將有助于PDS模型的備份與恢復(fù)、設(shè)計(jì)成品文件的質(zhì)量追溯。與設(shè)計(jì)文件一樣，模型版本的控制是質(zhì)量追溯的重要保證。3.3成品文件的質(zhì)量控制設(shè)計(jì)成品文件的質(zhì)量控制模式與傳統(tǒng)質(zhì)量控制模式并無多大的差別。設(shè)計(jì)驗(yàn)證完成以后，從模型中抽取設(shè)計(jì)成品文件，然后完成文件的校審，成品文件的校審變得更為簡單。成品文件必須注明參考模型的版本，用于質(zhì)量的追溯。采用三維設(shè)計(jì)工具后，大部分專業(yè)的圖紙都基于三維模型及模型數(shù)據(jù)庫生成，在出圖階段也有可能發(fā)現(xiàn)模型中數(shù)據(jù)的屬性等存在問題，這時仍然需要返回修改模型。為了保證成品文件的設(shè)計(jì)質(zhì)量，同樣實(shí)行設(shè)計(jì)自查制度。各專業(yè)制定設(shè)計(jì)自查的要素，最后編校審人員簽字確認(rèn)。設(shè)計(jì)自查制度能夠有效幫助編制人員進(jìn)行設(shè)計(jì)，也能有效的指導(dǎo)校審人員應(yīng)該關(guān)注的校審要素，最終的目的是提高設(shè)計(jì)輸出的質(zhì)量。除了設(shè)計(jì)自查以外，我們加強(qiáng)對各類文件模板的制定，如輸出格式、圖面要求、技術(shù)要求等，這樣能夠有效的保證設(shè)計(jì)輸出質(zhì)量趨同。3.4記錄記錄是三維設(shè)計(jì)過程中質(zhì)量控制的重要環(huán)節(jié)，是質(zhì)保監(jiān)督和審查的依據(jù)，是質(zhì)量追溯和反饋的路徑。通過之前的內(nèi)容可以發(fā)現(xiàn)三維設(shè)計(jì)過程中，記錄的方式包括會議的紀(jì)要、會議的行動向、模型確認(rèn)單、模型審查單、碰撞檢查報告、校審單等多種質(zhì)量記錄的方式。4項(xiàng)目管理對質(zhì)量保證的作用項(xiàng)目管理的目的是保證質(zhì)量管理體系在項(xiàng)目中的有效運(yùn)行，并合理調(diào)配各專業(yè)間的管理接口和資源，協(xié)調(diào)解決項(xiàng)目實(shí)施過程中遇到的問題，對項(xiàng)目設(shè)計(jì)進(jìn)度、質(zhì)量控制、接口控制、技術(shù)協(xié)調(diào)、文檔控制等進(jìn)行全面的過程控制和管理。在三維設(shè)計(jì)環(huán)境下，對項(xiàng)目管理提出了新的要求，其中編碼管理、模型管理、活動項(xiàng)管理等成為項(xiàng)目管理的重要內(nèi)容。4.1編碼管理保證數(shù)據(jù)編碼的唯一性是三維設(shè)計(jì)的重要基礎(chǔ)，因此編碼管理對設(shè)計(jì)完整性有重要意義、也是質(zhì)量保證的要求。項(xiàng)目管理對涉及模型的所有數(shù)據(jù)都制定相應(yīng)的編碼管理規(guī)則。為保證各個專業(yè)的建模工作能夠有序進(jìn)行，項(xiàng)目組對編碼進(jìn)行嚴(yán)格的控制，各專業(yè)提出編碼的需求，有項(xiàng)目組對編碼進(jìn)行分配，從而保證編碼的唯一性。4.2活動項(xiàng)管理根據(jù)三維設(shè)計(jì)的流程，為了便于對設(shè)計(jì)過程的控制，采取活動項(xiàng)的管理模式，對每一個設(shè)計(jì)活動的過程都進(jìn)行嚴(yán)格的控制。活動項(xiàng)的關(guān)閉則需各專業(yè)提供證明材料或表單作為依據(jù)，以此進(jìn)行質(zhì)量控制并作為記錄，活動項(xiàng)直接保證了工程設(shè)計(jì)文件體系的完整性。同時活動項(xiàng)也是進(jìn)度控制的重要抓手。4.3三維模型管理三維模型管理是項(xiàng)目管理的重要組成部分，模型的質(zhì)量直接決定成品文件的質(zhì)量，因此應(yīng)對模型的創(chuàng)建、模型的固化、模型的變更、模型的完整性等進(jìn)行控制。其中主要包括三維模型文件創(chuàng)建管理、模型設(shè)計(jì)、模型審核、基于模型的出圖、模型和數(shù)據(jù)文件歸檔管理、三維模型版本管理、三維模型變更管理等完整的三維模型管控模式。5結(jié)語我