浅谈科研工程的设计管理

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　　[摘要]科研工程瞄准国家重大需求，是国家重大基础设施建设，是原始创新和自主知识产权的重要来源，是国家核心竞争力的重要体现，其兼具一般工程和科学研究的双重特点。在科研工程的管理，尤其是设计管理上，相对于以往常规工程设计存在诸多差异，增加了设计管理的难度。我国科研工程的设计管理尚比较薄弱，要积极借鉴先进经验，并与具体的科研工程实际的设计问题相结合。本文从分析科研工程的特点为基点，着重分析研究了科研工程设计管理的相关要素和控制措施，为国内目前正在开展科研工程设计的同行提供参考。
　　引言：随着我国经济实力和科研能力的日益增强，国家在大型科研装置的投入显著增加，近年来涌现出一大批重大科研工程项目，其技术新、难度大、综合性和系统性强，给传统的工程设计带来巨大的挑战。本文分析了科研工程的特点，结合科研工程实际设计管理经验，探讨了科研工程的设计管理的要点和措施。
　　[关键词]科研工程 设计管理 控制措施
　　1科研工程的特点
　　科研工程是指为了进行探索或实现某一特定的科学研究而建造的大型科研装置以及与其配套的附属设施。科研工程体现的是政府的意志，重大科研工程具有重要的战略导向作用，更多地体现丁国家的长远利益，对国民经济和社会发展具有重大的理论和实践意义。政府通过实施重大科研工程，重点支持某个领域，实现局部的跨越式发展，带动战略产业的突破。作为满足国家战略领域科研需求的一种重要组织形式，重大科研工程的实施必须首先服务于国家目标，体现国家利益。
　　科研工程一般都涉及现代科学技术的许多学科领域，是多领域、多学科、多部门的系统攻关和科研创新，具有明显的科研特征。科研工程项目一般规模大、投资多、周期长，组织管理工作复杂。科研工程一方面具有科研性质，具有科研项目的探索性，另一方面又有大型工程项目一般特质，是科研与工程相互结合的产物。一般工程都采用成熟工艺和选用标准工业产品，而科研工程的主工艺系统的仪器设备，大量是非标准产品，无法通过常规工业渠道采购，也没有专门的设计单位和制造厂家，必须组织专门的力量进行设计和制造。
　　在工艺上，由成熟的一面，更多的是探索。尽管工程建设所依据的基本原理是清楚的，但由于国内外都无县城的技术资料可以借鉴，必须进行大量的理论分析和实验研究。可以认为科研工程在技术上有不成熟性。科研工程中关键和重要设备往往需要进行预先的研究或验证。由此，科研工程同时具有高投入和高风险性的特点。一方面重大科研工程的实施需要较多的资金支持，另一方面首多种因素的制约，存在较多的不确定性和风险性。
　　2科研工程设计管理与控制体系
　　在影响项目建设进度与质量的众多因素中，工程管理是最主要的因素之一。建立一套适应于科研工程特点的工程管理体系是科研工程建设成功的重要保障，也是科研工程建设管理者面临的一大挑战。因此，要按预定质量、进度、投资顺利完成工程建设，关键在于工程管理，而设计管理在工程管理中，又是最重要、最复杂的环节。工程核准开工后，能不能保证工程建设的质量，加快建设进度、节省投资，工程建成后能否获得最大的经济效益、环境效益和社会效益，设计工作都起着关键性的作用。设计的质量、设计采用的标准、设计的修改都是决定工程质量的重要因素。设计是科研工程建设的龙头，是设备采购、土建、安装、调试启动和商业运行的依据。工程建成后设施的安全性、可靠性和经济性很大程度上取决于设计的水准，其工程建设的成败，很大程度上取决于设计。鉴于设计在科研工程建设运行中的重要性，加强设计各个环节的管理，尤为重要。
　　2.1设計管理总体要求
　　科研工程的设计任务涵盖了多种专业学科，一般由多个单位联合设计，而各个单位又分属不同的系统并拥有自己内部的设计管理办法，其管理组织、制度、机制、流程、方法和标准等均存在不同程度的差异。参与科研工程建设设计人员的管理意识、能力和水平也参差不齐。因此，设计管理要求设计单位必须明确划分职责以及相应的权限范围与联系渠道，必须保证在所有层次上都有足够的技术上合格且受过适当培训的人员;必须明确地规定负责设计的各个部门之间的接口，并明确设计单位、用户、设备厂商、建造单位和其他承包商之间恰当的接口;必须制定并严格遵守程序;必须定期审查、监督和检查一切与安全有关的设计事务。从以上要求可以看出，设计单位在设计管理中处于接口交汇点的中心地位，但是设计管理不仅仅是设计单位的职责，业主也必须把以设计单位为中心环节的有关设计管理活动纳入自己的管理范畴。
　　2.2科研工程设计管理的范畴
　　科研工程设计管理涉及范围相当广泛，从工程设计、设备制造、建筑、安装、调试、运行，管理持续时间长。建筑安装、调试、设备制造、甚至运行维护都要以设计文件为依据。任何一种设计方案对设备制造质量、制造进度、建筑安装进度都会造成影响，设计方案影响工程造价也是明显的。实践经验表明，设计方案确定后，工程造价基本大致确定，一旦在实施设计修改必然会增加造价。设计管理包括以下范围：设计标准规范的选择、设计审查、设计接口管理、设计修改、设计进度控制等。
　　2.3科研工程设计管理各要素及其控制措施
　　（1）组建高效设计管理团队
　　设计是整个项目管理的龙头，设计管理组织机构的搭建和运行是否高效将直接影响整个项目的进度和质量。针对科研工程技术难度大，涉及面广的特点，管理者除具备一般工程的设计管理技能外，还应该掌握该工程工艺及其相关技术的要领。设计管理组织机构的设置必须与工程组织机构形成协调统一，其目的是通过发挥组织机构的管理职能，提高设计与技术服务质量，保证设计进度，更有效地监督和履行设计与技术服务合同，为实现项目的总体目标服务。
　　（2）设计标准与规范的合理选择
　　由于无可借鉴的同类项目可参考，科研工程设计中，正确的选择和使用相关的法规、规范、标准是极其重要的一环。各设计单位在各个工程的设计、建造、设备采购和监造中，都确定了标准、规范采用的原则，都编制了所使用的标准、规范目录。采用的规范、标准不但影响设施建成后的安全运行也影响工程的技术经济。所以工程项目使用的标准、规范需经业主方审查认可。标准与规范分为设计、施工两个部分。每个部分基本按照专业分类，每个专业又分成遵照执行和参考执行两种情况。值得注意的是，标准、规范与管理规定均必须是设计合同签订时的最新版本，并且随着工程的开展及时更新。 　　（3）设计管理手册的统一与严格执行
　　为统一工程设计规则，方便各设计单位和承包商在统一的规则下出版文件，对厂房、系统、设备、管线、电缆的标识方法，各类设计文件和图纸的格式及编码等通过程序作出统一明确的规定。从本质上讲，设计管理手册提供了设计具体操作的工具，在遵守设计桂发和标准的前提下统一设计出图方式，使设计管理在规范化的平台上有效运作。一方面有利于提高设计工作的标准化，减少差异化;另一方面规范各方的行为，使各方有章可循，方便设计单位和各承包商的管理。
　　（4）设计接口的控制
　　设计接口是指设计过程中各专业之间用文件形式规定相互提交的设计资料。由于设计是连续性和逻辑性较强的工作，同时设计又是分散的，工程设计要涉及不同专业、不同系统、不同设备，大量接口都是设计工作的重要组成部分。为了承包、工作或管理上的方便，通常按照不同的方式，将整个工程划分成许多子系统、部件、子项，当这些子系统、部件、子项的工程任务交由不同的承包商實施时，尤其是各个子系统在空间上无截然分界时，彼此间就会出现大量的相互关联的接口问题。
　　因此，复杂的科研工程设计接口需要一定的控制措施，主要包括以下一些技术措施：编制接口控制程序，包括接口的编号、签发、接口资粮单格式和资料索取单的格式。编制内部接口手册和外部接口手册，包括系统接口、设备接口、控制接口、土建接口等，并明确接口提交的时间。接口手册编制的条目越多、越细，接口管理越方便。在工程网络计划编制完成后，应立即编制相应阶段的设计接口控制手册，所有接口信息由接口工程师汇总动态信息，并保持不断更新。负责接口，特别是设计分工由疑问的接口，通过设计协调会的形式确定。为了减少接口仅通过书面沟通不畅，可通过不定期的设计协调会处理。
　　（5）设计审查管理
　　为了保证设计满足所有的设计要求，包括设计输入要求、设计过程的策划和实施以及接口管理的要求，必须进行设计验证。设计审查主要的控制要点如下：是否正确的选择了法规、标准规定的设计输入要求;是否对进行设计所必须的假设作了适当的说明，该假设是否合理;所采取的设计方法是否恰当，是否遵守了规定的设计标准;设计输入是否已正确地结合在设计中;是否遵守了设计过程程序;与设计输入对照，设计输出是否合理;是否已在设计文件、辅助程序或指令、说明书中为借口单位规定了必要的设计输入和验证要求。
　　必要时组织外部专家进行整体或专题的设计审查，或委托独立第三方或组织专家组进行专项的设计审查。通过借助外部审查，可以及时发现设计中的缺陷或不足，及时吸取经验教训，督促设计单位提前整改，以弥补业主单位专业不齐、人员经验不足、审查不到位的困难。
　　（6）设计修改管理
　　设计修改指工程施工过程中，设计单位为了保证设计和施工质量完善工程设计、纠正设计错误以及满足施工现场条件变化而进行的设计修改工作。由于国内目前设计工作采用三维设计技术、设计审查不到位，现场土建与设备接口矛盾，设计进度不合理、安装次序不合理等导致设计修改出现。设计修改时工程设计进入现场实施阶段的必然产物，也是设计单位必须完成的一项工作。
　　设计修改可以从以下几个方面进行控制和管理。所有承担设计责任的单位必须建立设计修改的程度，所有设计修改管理流程必须与源设计流程相符合，包括审核、批准院设计的同一单位来审核和批准设计修改。设计修改必须关注其接口影响和对其他专业的影响，确保修改影响分析到位，相关图纸修改完善。对设计修改必须所经济方面的分析和评价，不能不考虑经济性影响。对于设计经验不足、设计责任心不强导致的重大设计修改，必须进行根本原因分析和总经，做到举一反三。尽量减少文件图纸的随意升班，致使变更信息不全。业主、设计单位、施工单位必须确保现场工作修改都有纸质记录，要将现场的修改信息全面反映到竣工文件图纸中。
　　由于设计修改对设计质量、施工进度、投资控制单个主要方面将产生较大的影响，负责设计管理的部门，应加强对设计质量的监管，减少设计修改的数量及其对现场施工的影响。负责现场施工管理的部门，应关注设计修改对工程进度、施工质量的影响。负责投资控制的部门应重点关注设计修改对工程投资的影响。负责设备采购的部门，应关注设备修改管理。由于设计修改对设计、施工、投资三个方面的影响是相互的，各部门应加强沟通合作，尽可能减少设计修改的影响。
　　（7）设计进度控制
　　设计进度控制是对于设计文件进度计划从编制、发布、修改/升版、跟踪/落实、关闭等进行闭环控制，对各方接口予以关注，必要时予以协调，主要的工作内容最终落实在进度的跟踪和调整，确保进度计划的完成符合工程现场的期望。
　　在工程总体进度计划的框架下，在充分靠考虑现场施工、设备采购、系统相互关系等因素后共同编制设计进度计划作为整个项目设计周期的进度计划。同时，在此基础上，根据工程的实际进展，在每年年底，经业主方、施工方和设计单位共同探讨制定下一年的年度设计计划，作为年度设计进度控制的基本依据，并予以正式发布。
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