Multi-D tối ưu hóa thi công nhà máy điện hạt nhân

Điện hạt nhân vượt trội nhờ Multi-D
Ngành công nghiệp điện hạt nhân Nga có gì đặc biệt?
Thăm nhà máy điện hạt nhân "tốt nhất nước Nga"
"Nội địa hóa xây dựng nhà máy điện hạt nhân lên đến 40%"

Ngày nay, các khách hàng không còn tin rằng chỉ cần thiết kế dựa trên các yêu cầu đề bài cho trước là đủ. Họ yêu cầu một phương pháp toàn diện cho thiết kế nhà máy điện hạt nhân, không chỉ bao gồm việc tổ chức các hoạt động trong các giai đoạn của chu kỳ hoạt động, mà còn cả mô hình điện tử cho từng quy trình và công trình thành phần.

Nhờ ứng dụng công nghệ Multi-D, quá trình thi công tổ máy số 3 NMĐHN Rostov (Nga) đã hoàn thành trước tiến độ và tiết kiệm đáng kể nguồn vốn đầu tư. 

Ông Alexey Sachik, đại diện công ty NIAEP, thuộc Tập đoàn Năng lượng Nguyên tử Quốc gia Nga (ROSATOM) cho rằng, yêu cầu của nền công nghiệp cũng như sự phát triển của các công ty là những yếu tố thúc đẩy việc phát triển công nghệ Multi-D - Công nghệ quản lý thiết kế và thi công cho các công trình kỹ thuật tinh vi.

Ở giai đoạn nhất định có những giải pháp phần mềm khác nhau được sử dụng cho thiết kế và thi công, cũng như lên kế hoạch. Nhưng cần có một phần mềm có thể xử lý lượng dữ liệu khổng lồ xoay quanh một công trình - một nhà máy điện hạt nhân.  

Do đó, toàn bộ các giai đoạn thi công nhà máy điện hạt nhân đã được tích hợp vào một mô hình kỹ thuật số duy nhất, trong đó mọi quy trình được minh họa rõ ràng. Sau hai năm tổng hợp dữ liệu, xác định mối liên hệ và quy trình vận hành, điều tiết công việc giữa các bộ phận, công nghệ Multi-D đã được phát triển.    

Công nghệ Multi-D cho phép mô phỏng chi tiết các quá trình thi công và lắp đặt trên mô hình 3-D, nhằm tối ưu hóa nhiều khía cạnh thi công nhà máy điện hạt nhân ngay từ thời điểm chuẩn bị và đánh giá các tình huống quản lý tài nguyên, thậm chí khi cần, có thể đưa những điều chỉnh vào mô hình 3D nhằm mục đích hoàn thiện.  

Một mô hình Multi-D, bao gồm một mô hình của công trình trong không gian ba chiều có tính tương tác cao, cùng quy trình làm việc dựa trên năng lực sản xuất và các thống kê thực thể về đặc điểm và chi phí của việc thi công công trình này. 

Giới hạn chi tiết của một mô hình Multi-D phụ thuộc vào thời gian biểu cấp độ 4 và lịch trình của mạng lưới. Ứng dụng công nghệ này vào thi công, lắp ráp có mặt tại mọi giai đoạn và mọi chi tiết của nhà máy.   

Các thành phần chính của công nghệ Multi -D là gì?

Việc thi công một cơ sở kỹ thuật tinh vi bắt đầu từ những khảo sát thiết kế, sau đó là thiết kế phương án vận hành, với sự tham gia của một hoặc một nhóm các kỹ sư phát triển một giản đồ quy trình vận hành, với sự trợ giúp của các phần mềm đặc biệt mô phỏng hoạt động của các thiết bị xử lý (ống dẫn, bình chứa...) và các thiết bị truyền động (van dẫn, thiết bị điện...). 

Một kỹ sư phụ trách đo đạc và điều khiển (I&C) bổ sung các phần mềm cảm biến phù hợp vào giản đồ. Giản đồ hoàn chỉnh được tải vào nơi lưu trữ các thông số kỹ thuật, sau đó các kỹ sư bổ sung các thông số cần thiết cho từng phần mềm cảm biến. Các thông số này còn bao gồm các yếu tố địa lý, bên cạnh các thông số vận hành.

Toàn bộ các công đoạn chủ yếu được thực hiện trên môi trường 3D. Mô hình thông tin tổng hợp chia các công việc thiết kế 3D chính thành thiết kế và mô phỏng các quy trình và thi công.

Cụ thể, phát triển mô hình công trình, phòng ốc; Phát triển không gian bên trong; Thiết kế thiết bị xử lý và các yếu tố cần thiết để xác định các tuyến đặt ống dẫn; Thiết kế các ống dẫn; Thiết kế và/hoặc tổ chức các công trình hỗ trợ, treo và đỡ; Thiết kế các công trình thép tạo điều kiện cho việc bảo trì; Tổ chức các thiết bị điện, phát triển các đường dây dẫn và sơ đồ dẫn điện.

Sự phát triển mô hình 3D các phòng và mô hình thiết bị được tiếp nối bởi sơ đồ thiết bị xử lý cho các căn phòng này. Các kỹ sư sắp đặt thiết bị một cách nghiêm ngặt trong không gian cho phép, phối hợp tạo ra chu trình hoàn chỉnh cho việc lắp đặt thiết bị, nhằm tạo ra một lịch trình làm việc tối ưu.

Do lịch trình vận hành trong mô hình Multi D có sự liên hệ tới mô hình 3D, một ứng dụng thực tế khác của nó là giao nhiệm vụ hằng tuần - hằng ngày cho các nhà thầu xây dựng. Mục đích của những việc này là đảm bảo công việc được thực hiện đúng kế hoạch. 

Công nghệ Multi-D đã cho phép khả năng tự động đề xuất các công việc, giảm thiểu khối lượng công việc cho một phòng nhất định, hoặc toàn bộ công trình. Một trong những nhiệm vụ hằng tuần - hằng ngày là mô phỏng trên nền 3D các hạng mục sẽ được lắp đặt cùng các chi tiết về hạng mục đó, năng lực của công nhân và số lượng công nhân cần có mặt tại hiện trường.     

Hiệu quả của các công việc hằng tuần - hằng ngày yêu cầu không chỉ nhận thức ban đầu về quy trình làm việc tại một địa điểm nhất định, mà còn là sự tối ưu hóa toàn bộ công việc thi công và lắp đặt. 

Để thực hiện điều này, một phần mềm đặc biệt mô phỏng thiết kế chung của NMĐHN với đủ máy móc, dây chuyền và nguồn nhân lực cho một khía cạnh công việc nhất định được sử dụng. 

Ví dụ, để mô phỏng việc lắp đặt công trình vỏ lò phản ứng, cần mô phỏng toàn bộ các giai đoạn thành phần: chuẩn bị các phần vỏ lò tại địa điểm, dùng cần cẩu nâng và lắp đặt lên mặt bằng đã xác định. Mọi yếu tố về máy móc cần phải được mô phỏng trước với mọi thông số về tải trọng, hướng di chuyển trên một thiết kế chung. 

Một phương pháp mô phỏng toàn diện như vậy gia tăng độ an toàn tại địa điểm thi công, giảm yếu tố rủi ro do con người, rút ngắn thời gian nghỉ của máy móc và thời gian thi công nói chung. 

Việc ứng dụng công nghệ tác động như thế nào tới các thông số thiết kế chính?

Mô hình Multi-D đã cho thấy những ưu điểm của nó trong các dự án được triển khai tại Nga, dự kiến công nghệ này cũng sẽ được ứng dụng tại các dự án ở nước ngoài. Tất cả những đột phá về công nghệ đã được ứng dụng vào việc thiết kế và thi công tổ máy số 3 của NMĐHN Rostov. 

Một trong những điển hình ứng dụng thành công mô hình Multi-D là mô phỏng lò phản ứng sau khi đã lắp đặt toàn bộ thiết bị xử lý khác, đảm bảo tuân thủ thời gian thi công đề ra.

Nhờ ứng dụng công nghệ Multi-D, quá trình thi công tổ máy số 3 NMĐHN Rostov đã hoàn thành trước kỳ hạn với quỹ thời gian và tài chính được tiết kiệm đáng kể. 

Kinh nghiệm nào cho phát triển mô hình Multi-D cho cơ sở kỹ thuật đang hoạt động?

Mỗi chuyên viên vận hành một công trình kỹ thuật phức hợp thường phải đối mặt với tình huống khi chưa có một mô hình thông tin nào được tạo ra cho công trình đó, gây nên một số khó khăn trong bảo trì và ngừng vận hành.

Vấn đề này được giải quyết bằng cách dựng mô hình kỹ thuật số của công trình với đầy đủ đặc điểm kỹ thuật. Công nghệ khảo sát bằng tia la-de (laser scanning) giúp tạo ra một mô hình 3D và tư liệu thiết kế. 

Dự kiến công nghệ Multi-D sẽ được áp dụng cho các dự án ngừng vận hành, nhằm mục đích mô phỏng kỹ thuật khi quá trình tháo dỡ được xác định trên cơ sở mô hình công trình được tái tạo. 

Tất cả những thành tựu toàn cầu, kinh nghiệm của nhiều doanh nghiệp và tầm nhìn với các dự án ngừng vận hành sẽ được thảo luận vào năm nay tại diễn đàn nghiên cứu và ứng dụng hằng năm tại Moscow.    

Cơ chế kỹ thuật tại hiện trường dựa trên công nghệ này là gì?

Ứng dụng của công nghệ này không chỉ giới hạn cho các kỹ sư thiết kế. Nó có thể hỗ trợ đào tạo nhân sự cho các công ty lắp ráp bằng cách thực tập trên mô hình ảo, từ đó nâng cao chất lượng và an toàn trong lắp đặt, cũng như giảm thời gian thi công. 

Lịch trình được xác định trong mô phỏng ban đầu, khi lịch trình được tối ưu hóa giữa nhiều yếu tố.

Hiện nay, công nghệ này đã vượt qua giới hạn của một phần mềm và đã trở thành công cụ kỹ thuật được triển khai tại hiện trường. Nhiệm vụ chính của nghiệp vụ kỹ thuật hiện trường là tối ưu hóa nhân lực và có những điều chỉnh tới lịch trình làm việc, đảm bảo chúng được cập nhật.   

Một số các công cụ cho nghiệp vụ kỹ thuật tại hiện trường là khu thông tin bảo mật; Hệ thống giám sát nhân sự tại chỗ; Phòng dựng mô hình ảo với khả năng mô phỏng các nhiệm vụ hằng tuần - hằng ngày; Mô hình panorama dạng cầu, cập nhật liên tục, phù hợp với mô hình 3D; Hệ thống thông tin liên lạc, phòng họp trực tuyến.

Khu thông tin bảo mật được trang bị một màn hình lớn. Khu này cho phép tiếp cận tới kho dữ liệu chung về tư liệu làm việc. Bất cứ nhân viên nào cần thông tin chính xác về nhiệm vụ của mình có thể tải thông tin về dụng cụ điện tử cá nhân của mình.

Ngược lại, người này cũng có thể cập nhật các số liệu thực tế tại hiện trường và tải ngược lại từ máy tính cá nhân lên máy chủ trong khu thông tin.   

Nhằm tối ưu hóa số lượng nhân sự tại công trường, hệ thống giám sát nhân sự được sử dụng trên nền tảng trao đổi thông tin với tần suất cao. Để thực hiện được điều này, mỗi mũ bảo hộ của công nhân đều gắn kèm một bộ phát sóng radio (RFID). Bộ phát cho quản lý công trường biết vị trí của từng nhân viên ở mọi thời điểm. Công nghệ này giúp đảm bảo quản lý thi công hiệu quả hơn.  

Bất cứ một công việc nào trong quá trình lắp đặt yêu cầu không chỉ kỹ năng phù hợp để thực hiện công việc mà còn khả năng phối hợp với các bộ phận khác. Với mục tiêu này, các phòng dựng mô hình ảo đã được đặt ở công trường, với chức năng dựng mô hình 3D của công trình/hạng mục/thiết bị, tái tạo quá trình lắp đặt, nhằm giúp đưa ra những giải pháp mới với cấp quản lý và đồng nghiệp, giúp điều chỉnh và tối ưu hóa quá trình thi công.   

Giám đốc của dự án thi công không phải lúc nào cũng có thể mục sở thị quá trình thi công. Thông tin chính thường được thu thập từ việc so sánh giữa thực trạng công trình và kế hoạch. 

Công nghệ Multi-D tạo điều kiện cho việc xóa bỏ hạn chế này - mô hình dạng cầu của công trình dựng từ nhiều góc độ khác nhau, đảm bảo hiển thị 100% các công trình và một mô hình 3D dựa trên các góc chụp. 

Giám đốc công trình có thể lựa chọn bất kỳ góc chụp nào để phát hiện điểm khác biệt so với thiết kế. Mô hình 3D cũng cung cấp thông tin cho giám đốc công trường về các thiết bị/hạng mục đã, đang và chuẩn bị được lắp đặt dựa trên lịch trình, giúp người này có thể thảo luận với các chuyên viên tại hiện trường.

Quá trình này có thể được đồng bộ hóa với một cuộc họp trực tuyến giữa những người thi công công trình, đơn vị quản lý và các cơ quan hữu quan khác.   

Công nghệ Multi-D vẫn đang được nâng cấp và cải tiến. Trong số những cải tiến này có thể nói tới hệ thống thiết kế và kiểm soát yêu cầu thi công, cùng việc đưa những yếu tố này vào mô hình Multi-D. Dự kiến việc ứng dụng những phương pháp có hệ thống với bộ các tiêu chí sẽ giúp giảm thiểu thời gian triển khai dự án NMĐHN tới 10%.

SONG ANH (ghi)