水利工程建設項目管理系統(tǒng)的設計與開發(fā)

李 喆，譚德寶，張 穗，王榮平，王曉斌

(1.長江科學院空間信息技術(shù)應用研究所，武漢 430010;2.北京盟友軟件技術(shù)有限公司，北京 100085)

1 工程背景

2011年《中共中央國務院關(guān)于加快水利改革發(fā)展的決定》提出“大興農(nóng)田水利建設，加快中小河流治理和小型水庫除險加固，抓緊解決工程性缺水問題，提高防汛抗旱應急能力，繼續(xù)推進農(nóng)村飲水安全建設”，預示著我國水利工程建設領(lǐng)域春天的來臨。作為重大基礎(chǔ)設施建設項目，水利工程具有項目投資大、工程建設環(huán)節(jié)復雜、參建單位多、工程技術(shù)水平高、質(zhì)量要求嚴格、監(jiān)督困難、易于誘發(fā)腐敗等特點［1］。在中央和地方加大水利投資力度的情況下，如何切實加強水利投資項目和資金監(jiān)督管理，預防和減少腐敗發(fā)生，已經(jīng)成為水利工程建設管理領(lǐng)域急需解決的一大重要課題。

解決上述問題的有效途徑是依照法規(guī)辦事。水利部已經(jīng)頒布一系列技術(shù)規(guī)程，如“水利工程建設項目施工監(jiān)理規(guī)程”(SL288—2003)［2］、“水利水電建設工程驗收規(guī)程”(SL223—2008)［3］、“水利水電工程施工質(zhì)量檢驗與評定表”(SL176—2007)［4］等。但由于水利工程建設內(nèi)容差異很大，仍然存在著參建單位資質(zhì)等級較低、人員素質(zhì)較差、執(zhí)行規(guī)范意識淡薄等問題，使得許多技術(shù)規(guī)程“停留在紙面上”，并沒有完全貫徹實施，依照技術(shù)規(guī)程規(guī)范化施工水平仍然亟待提高。

最近10a來，以衛(wèi)星遙感、全球定位系統(tǒng)、互聯(lián)網(wǎng)、無線通訊、云計算等為代表的新一代信息技術(shù)已經(jīng)得到了極大的發(fā)展，為水利信息化提供了新的方法。應用現(xiàn)代信息技術(shù)構(gòu)建水利工程建設管理信息系統(tǒng)，實現(xiàn)水利工程建設管理電子辦公和網(wǎng)絡共享，成為水利信息化的重要內(nèi)容。在水利工程建設管理信息系統(tǒng)構(gòu)建方面，國內(nèi)水利單位進行了許多試驗性工作，取得一定的進展。胡和平等［5］研發(fā)全國農(nóng)田水利基本建設管理信息系統(tǒng)，使得各省市區(qū)通過網(wǎng)絡上報數(shù)據(jù)，提高工作效率和質(zhì)量。周斌等［6］設計長江水利工程建設與管理信息系統(tǒng)，實現(xiàn)在Web環(huán)境下電子辦公。王麗學等［7］研制基于GIS的東港灌區(qū)管理信息系統(tǒng)，達到空間數(shù)據(jù)與非空間數(shù)據(jù)交互的目標。但是，這些信息系統(tǒng)大多停留在辦公自動化層面上，其建設目標是解決工程建設領(lǐng)域的數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)庫建設等某些問題，而并沒有上升到依照水利工程建設規(guī)范程序化辦事的高度上。

以現(xiàn)有技術(shù)規(guī)程規(guī)范為基礎(chǔ)，應用新一代信息技術(shù)構(gòu)建水利工程建設項目管理系統(tǒng)(CMIS－WR)，形成一個管理有序、監(jiān)控有力、程序透明的水利工程建設管理規(guī)范化業(yè)務處理平臺，使得水利工程建設管理規(guī)范化、制度化和程序化，達到水利工程建設管理全過程監(jiān)督管理的目標。本系統(tǒng)構(gòu)建了一個公正、透明、交互式的工程建設管理監(jiān)控網(wǎng)絡環(huán)境，確保建設項目嚴格依照相關(guān)規(guī)范執(zhí)行，對提高工程建設管理透明度具有重要的政治、經(jīng)濟和社會意義。

2 需求分析

按照具體業(yè)務工作的不同，本系統(tǒng)用戶分為2大類型。

(1)參建各方:水利工程建設管理的執(zhí)行單位，主要包括業(yè)主單位、設計單位、施工單位、監(jiān)理單位、運行管理單位等，主要執(zhí)行資料錄入、流程審批、綜合查詢等業(yè)務操作。

(2)監(jiān)管部門:水利工程建設管理的上級主管部門，主要包括水利廳辦公室、建設處、水庫處、水土保持處、農(nóng)村水利處、財務處、安全監(jiān)督處、監(jiān)察室等，主要執(zhí)行流程審批、綜合查詢、決策分析等業(yè)務操作。

從項目執(zhí)行過程上看，水利工程建設管理過程分為3個階段。

(1)項目論證階段:本階段的主要用戶是業(yè)主單位和上級主管部門，主要工作是工程可行性研究報告、工程立項審批、項目下達等。

(2)項目建設階段:本階段的主要用戶是業(yè)主單位、設計單位、施工單位、監(jiān)理單位和上級主管部門，主要工作是項目招投標、合同簽訂、開工報審、施工管理、設計變更、工程監(jiān)理、驗工計價、質(zhì)量管理、安全管理、驗收管理等。

(3)項目運行維護階段:本階段的主要用戶是運行管理單位和上級主管部門，主要工作是運行管理、日常維護、質(zhì)量管理等。

其中，前2個階段是水利工程建設管理的重點，其主要業(yè)務流程如圖1所示。

圖1 水利工程建設項目管理業(yè)務流程Fig.1 Business flow of management informationsystem for water project construction

本系統(tǒng)的主要性能需求包括:同時滿足500個用戶在線處理、數(shù)據(jù)庫容量達到TB級、資料提交與處理時間小于5s、數(shù)據(jù)庫查詢檢索時間小于10s等。

3 系統(tǒng)設計

3.1 建設目標

本系統(tǒng)的建設目標是以水利工程建設管理相關(guān)技術(shù)規(guī)程規(guī)范為基礎(chǔ)，利用衛(wèi)星遙感、無線通訊、計算機網(wǎng)絡、地理信息系統(tǒng)等新一代信息技術(shù)，研制覆蓋水利工程建設管理全周期的水利工程建設管理信息平臺，實現(xiàn)水利工程建設管理規(guī)范化、制度化和程序化。該系統(tǒng)提高了工程建設管理透明度，為工程建設過程實時監(jiān)管和事后調(diào)查辦案提供基礎(chǔ)資料。

3.2 系統(tǒng)架構(gòu)

水利工程建設項目管理系統(tǒng)采用以數(shù)據(jù)庫為核心的Client/Server模式開發(fā)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為3層。

(1)數(shù)據(jù)層:水利工程建設管理過程中的各種資料數(shù)據(jù)，如文檔、圖片、視頻、音頻等，為具體業(yè)務功能的實現(xiàn)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

(2)業(yè)務層:水利工程建設管理過程中的各種業(yè)務功能，如工程立項審批、招標投標、合同簽訂、開工報審、施工管理、設計變更、工程監(jiān)理、驗工計價、質(zhì)量管理、安全管理、驗收管理等。由于不同系統(tǒng)用戶需求具有一定的差異性，業(yè)務層必須盡可能實現(xiàn)所有功能以滿足具體需求。

(3)表現(xiàn)層:水利工程建設管理過程中的各種人機交互服務，如資料輸入、掃描上傳、網(wǎng)絡審批、表格打印、綜合查詢等。表現(xiàn)層是系統(tǒng)中直接與用戶交互的模塊，必須盡可能達到符合用戶習慣、便于用戶使用的目的。

3.3 功能設計

(1)基本信息管理:水利工程參建各方基本信息的綜合記錄，包括項目立項審批、項目基本信息、參建各方基本情況等。

(2)項目制度文件:水利工程建設管理過程中的制度相關(guān)文件，包括項目安全管理文件、質(zhì)量控制文件等。

(3)業(yè)主建設文件:業(yè)主單位在工程建設項目管理全過程所形成的文件，包括項目前期文件、項目建設文件、移民征地文件、項目驗收文件、附件資料等。

(4)招標投標管理:建設項目招標投標過程中的相關(guān)文件，包括評標專家組成員信息、資格預審信息、評標會議信息、中標單位備案信息等。

(5)合同費用管理:水利工程建設管理全過程中的合同文件，包括合同簽訂審查會簽表、合同基本信息表、工程款結(jié)算支付單、合同費用支付臺帳、質(zhì)保金扣繳臺帳、履約保函登記表、預付款支付臺帳等。

(6)監(jiān)理建設文件:監(jiān)理單位在工程建設項目管理全過程所形成的文件，包括監(jiān)理設計文件、監(jiān)理審核文件、監(jiān)理批復文件等。

(7)勘察設計管理:勘察設計單位在工程建設項目管理全過程所形成的文件，包括勘測任務書、勘測資料單、施工設計圖紙核查意見單、設計圖紙通知單、設計文件簽收表、施工設計圖紙簽發(fā)表等。

(8)計劃統(tǒng)計管理:水利工程建設管理全過程所形成的計劃文件，包括資金使用計劃、施工總計劃、施工年度計劃、施工季度計劃、施工月度計劃等。

(9)投資控制管理:水利工程建設管理全過程所形成的驗工計價文件，包括綜合概算清單、工程量清單、工程價款支付匯總表、工程價款支付申請書、工程價款付款證書、綜合概算與實際完成對比表等。

(10)變更索賠管理:水利工程建設管理全過程所形成的變更索賠文件，包括變更申請報告、變更項目價格申報表、變更項目價格審核表、費用索賠審核表、索賠意向通知單、索賠申請報告、索賠意向通知單等。

(11)施工任務管理:水利工程建設管理全過程所形成的施工任務文件，包括工程分類管理、檢驗批劃分標準、項目明細表、單位工程信息、分部工程明細、單元工程劃分、工程部位明細、工程報驗申請表等。

(12)施工質(zhì)量管理:水利工程建設管理全過程所形成的施工質(zhì)量文件，包括水土建筑物外觀質(zhì)量評定表、房屋建筑安裝工程觀感質(zhì)量評定表、分部工程施工質(zhì)量評定表、工程項目施工質(zhì)量評定表、重要隱蔽單元工程質(zhì)量等級簽證表等。

(13)安全環(huán)境管理:水利工程建設管理全過程所形成的安全環(huán)境文件，包括應急預案、安全培訓記錄、安全技術(shù)交底、安全檢查記錄、安全獎罰記錄、安全周報、安全月報、建設環(huán)境影響報告書、水土保持方案報告書等。

(14)施工現(xiàn)場管理:水利工程建設管理全過程所形成的施工現(xiàn)場管理文件，包括施工技術(shù)方案申報表、施工圖用圖計劃報告、施工分包申報表、現(xiàn)場組織機構(gòu)及主要人員報審表、材料構(gòu)配件進場報驗單、施工設備進場報驗單等。

(15)監(jiān)理日常管理:水利工程建設管理全過程所形成的的監(jiān)理日常文件，包括工程開工許可證、施工違規(guī)警告通知單、工程返工指令單、工程暫停指令單、工程復工指令單、現(xiàn)場施工安全隱患整改指示單、施工安全違規(guī)警告通知單等。

(16)竣工資料管理:水利工程建設管理全過程所形成的竣工資料文件，包括驗收應提供的資料目錄、法人驗收工作計劃格式、法人驗收申請報告格式、法人驗收質(zhì)量結(jié)論格式、分部工程驗收鑒定書格式、單位工程驗收鑒定書格式等。

4 關(guān)鍵技術(shù)

4.1 工作流

本系統(tǒng)采用工作流技術(shù)實現(xiàn)業(yè)務數(shù)據(jù)和處理流程一體化控制，實現(xiàn)業(yè)務信息共享、交換、傳遞與監(jiān)控，提高項目運行管理的自動化程度，如圖2所示。

圖2 工作流技術(shù)結(jié)構(gòu)Fig.2 Technological structure of business flow

工作流管理聯(lián)盟(WfMC)提出工作流管理系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的參考模型，給出過程定義工具、過程定義、活動、數(shù)據(jù)流、控制流、工作流等概念，并規(guī)范了功能組成部件和接口［8－9］。本系統(tǒng)借鑒工作流管理系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，制定了水利工程建設項目管理系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，主要分為3大部分。

(1)軟件構(gòu)件:完成相應功能的實現(xiàn)，包括流程過程定義，流程的發(fā)起、審批、監(jiān)控、結(jié)束等。

(2)系統(tǒng)控制數(shù)據(jù):存儲系統(tǒng)和其他系統(tǒng)進行邏輯處理、流程控制、規(guī)則、約束條件、狀態(tài)、結(jié)果等數(shù)據(jù)。

(3)其他應用與應用數(shù)據(jù):供工作流系統(tǒng)調(diào)用的外部應用和數(shù)據(jù)。

4.2 開放式可擴展模型

本系統(tǒng)采用開放式可擴展體系3層結(jié)構(gòu)模型，如圖3所示。

該模型構(gòu)建了一個面向水利工程建設管理業(yè)務處理的可擴展框架，并使用COM組件技術(shù)加以實現(xiàn)［10－11］。最底層是系統(tǒng)的各種支撐技術(shù)，如數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)傳輸、可視化追蹤等;中間層是系統(tǒng)核心功能的具體實現(xiàn)，如業(yè)務分類管理、業(yè)務結(jié)構(gòu)管理、數(shù)據(jù)庫構(gòu)建等;第3層是可以集成系統(tǒng)的各種應用軟件系統(tǒng)，如圖片掃描、網(wǎng)絡傳輸、統(tǒng)計分析等;最外層是在其它各層的基礎(chǔ)上提供了完整的應用解決方案。

本系統(tǒng)具有良好的開放性，使得基本模型與框架功能可擴展，“結(jié)構(gòu)件”可模塊化，滿足不同需求的組裝。系統(tǒng)通過采用建立系統(tǒng)管理模型與信息模型，并提供面向應用的建模工具與開發(fā)工具，支持用戶的二次開發(fā)，真正適應用戶要求。

圖3 開放式可擴展3層模型Fig.3 An open-end extensible model of three layers

5 系統(tǒng)的初步實現(xiàn)

水利工程建設項目管理系統(tǒng)選擇Windows XP Professional操作系統(tǒng)支持下的Microsoft VisualC﹟.NET2005和SQL Server2008數(shù)據(jù)庫進行軟件代碼編寫。目前已經(jīng)完成了系統(tǒng)設計的各項功能，其總體界面如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)總體界面Fig.4 Log-in interface and user view of the system

本系統(tǒng)選擇湖北省漳河灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造工程2011年度工程項目為典型示范進行系統(tǒng)測試與試運行。該項目建設內(nèi)容是渠道疏挖襯砌、渠系建筑物整治等。業(yè)主單位是湖北省漳河灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造工程項目辦公室，施工單位是湖北禹龍水利水電工程有限公司，監(jiān)理單位是湖北瑞洪工程管理有限公司。項目參建各方以本系統(tǒng)為業(yè)務處理平臺，進行開工報審、人員報備、設備材料進場、資金支付、設計變更、監(jiān)理管理等日常程序化工作。

湖北省水利廳相關(guān)處室(建設處、農(nóng)水處、監(jiān)察室等)可以遠程登錄到本系統(tǒng)中，對于工程建設資金、人員、質(zhì)量、安全、審批流程等實行全過程電子監(jiān)控。一旦發(fā)現(xiàn)違法違規(guī)信息，能夠及時、準確地進行預警糾錯、監(jiān)督查處。下面以項目招投標、開工報審為實例，詳細介紹業(yè)務流程的實現(xiàn)過程。

第1步:項目招投標(如圖5)。以招投標信息為基礎(chǔ)，確定項目中標單位(施工、監(jiān)理)，分別簽訂合同(施工、監(jiān)理)，并將合同基本信息錄入本系統(tǒng)。

圖5 項目招投標Fig.5 Information of tendering and bidding

第2步:項目中標單位基本信息錄入(如圖6)。將項目中標單位基本信息錄入本系統(tǒng)，報業(yè)主單位審批。

第3步:項目中標單位人員備案信息錄入(如圖7)。將項目中標單位人員備案信息錄入本系統(tǒng)，報業(yè)主單位審批。

第4步:項目開工申請審批(如圖8)。施工單位將開工申請所需全部文件上傳到本系統(tǒng)，待監(jiān)理單位確認后，報業(yè)主單位審批。業(yè)主單位審批通過，紙質(zhì)材料蓋章簽字完畢后，開工報審完成。

圖6 項目中標單位基本信息Fig.6 Basic information of the bid winner

圖7 項目中標單位人員備案信息Fig.7 Information of the personnel of the bid winner for record

圖8 項目開工申請審批Fig.8 Application for project commencement approval

6 結(jié)語

在中央和地方加大水利投資力度的新形勢下，以相關(guān)技術(shù)規(guī)程規(guī)范為基礎(chǔ)構(gòu)建水利工程建設項目管理系統(tǒng)，能夠提高工程建設管理透明度，保證工程建設依法按時完成，為工程建設過程實時監(jiān)管和事后調(diào)查辦案提供基礎(chǔ)資料。本系統(tǒng)選擇湖北省漳河灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造工程2011年度工程項目為典型案例，進行工程建設管理全過程網(wǎng)絡電子化應用，取得較好的應用效益。下一步擬針對設計變更、工程量核算、資金支付等環(huán)節(jié)進行優(yōu)化，以達到簡單實用、便于用戶操作等目標。

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