基于J2EE技術(shù)的工程設(shè)計信息化管理系統(tǒng)分析

(華北電力大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，北京 102206)

1 概 述

在工程項目建設(shè)中，當(dāng)項目立項通過后，設(shè)計就成為了重點。工程設(shè)計作為準(zhǔn)備階段的一個必要環(huán)節(jié)，設(shè)計的周期長短、質(zhì)量優(yōu)劣不僅會對投資控制有著決定性的影響，而且對項目的實施以及后期的整體運行都起著至關(guān)重要的作用，因而設(shè)計階段的控制顯得尤為重要。隨著技術(shù)的進(jìn)步，傳統(tǒng)的以AutoCAD為代表的CAD類工具，以及以PKPM、Ansys等為代表的CAE(Computer Aided Engineering)[1]多專業(yè)相結(jié)合的2D設(shè)計模式已逐步被建筑信息模型(BIM)這一全新的前沿技術(shù)所取代。雖然BIM技術(shù)能夠在建筑項目全生命周期內(nèi)實現(xiàn)信息資源共享，構(gòu)建智能化的建筑物信息模型[2]，但卻不能很好地解決在設(shè)計中各方參與人員設(shè)計思想不同、溝通不暢而導(dǎo)致的返工、設(shè)計方案不優(yōu)等問題。

工程項目設(shè)計需要許多部門和專業(yè)人員的參與，因各參與人員分析問題的角度不同，因此在對項目的設(shè)計理念、設(shè)計目標(biāo)、設(shè)計方案的看法上都存在差異。同時由于設(shè)計項目的技術(shù)復(fù)雜，在最終定稿之前項目都會經(jīng)過頻繁的修改。工程項目設(shè)計中存在的問題可以闡述為以下三個方面：

a.設(shè)計部門與建設(shè)單位、相關(guān)水行政部門對設(shè)計項目都有各自的要求，同時設(shè)計院內(nèi)部對工程各部分的設(shè)計都會配備專業(yè)的設(shè)計人員，因此由于項目參與人員眾多造成的設(shè)計溝通不協(xié)調(diào)、不及時會導(dǎo)致各方在同一問題的理解上存在偏差。

b.由于每個設(shè)計人員不可能只參與一個項目的設(shè)計，加之設(shè)計信息傳遞不及時，可能會導(dǎo)致設(shè)計過程中部分環(huán)節(jié)出現(xiàn)暫時性的中斷，延長設(shè)計周期。

c.設(shè)計成品在逐級審定校核的過程中，會不斷地進(jìn)行修改直到最終單位技術(shù)負(fù)責(zé)人審核通過，這同樣會拉長設(shè)計周期。甚至?xí)捎谠O(shè)計周期過長，使得在建設(shè)單位要求的項目評審日期之前來不及完全修改設(shè)計中不足之處，而造成設(shè)計質(zhì)量缺陷等諸多問題。

為了提高設(shè)計項目的信息化管理水平，針對上述問題，為能夠求同存異，使各部門各人員能夠及時地交流思想，減少信息的傳遞障礙，縮短設(shè)計周期以使設(shè)計方案在規(guī)定的時間截點前達(dá)到最優(yōu)化，本文從信息管理的角度出發(fā)，提出基于信息管理平臺的工程設(shè)計信息化管理方法，為工程項目優(yōu)化設(shè)計方案、確保工程項目的順利實施提供保障。

2 工程設(shè)計信息化管理系統(tǒng)設(shè)計

2.1 設(shè)計思想

a.提供單次登入平臺，實現(xiàn)項目信息高效傳遞，縮短設(shè)計周期。

b.設(shè)計進(jìn)度、方案實時查看以便及時得到有效的反饋，實現(xiàn)設(shè)計方案最優(yōu)化，提高設(shè)計質(zhì)量。

c.對已完工程的設(shè)計數(shù)據(jù)、信息進(jìn)行歸類，為以后類似的工程項目提供參考。

2.2 系統(tǒng)整體功能構(gòu)架

設(shè)計階段會涉及到諸多信息的整合，根據(jù)設(shè)計管理需求對其進(jìn)行功能模塊的劃分，不同模塊間的功能存在一定的互聯(lián)性，通過相應(yīng)的公有變量實現(xiàn)[3]。該系統(tǒng)主要包括基礎(chǔ)管理模塊、可行性研究模塊、初步設(shè)計模塊、施工圖設(shè)計模塊、系統(tǒng)管理模塊等。各模塊之間相互聯(lián)系，又相互獨立，是一個有機(jī)的整體。系統(tǒng)總體功能結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 系統(tǒng)總體功能結(jié)構(gòu)

2.3 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計

2.3.1 基礎(chǔ)管理模塊

基礎(chǔ)管理模塊是對系統(tǒng)進(jìn)行配置的模塊，主要是針對系統(tǒng)的管理員進(jìn)行設(shè)置，方便管理員對系統(tǒng)進(jìn)行管理工作。包括系統(tǒng)基本設(shè)置、超級管理和修改密碼功能等。

通過系統(tǒng)基本設(shè)置，超級管理員可以對系統(tǒng)的基本設(shè)置進(jìn)行配置，該權(quán)限不可轉(zhuǎn)給普通用戶。超級管理員通過超級管理功能可以對網(wǎng)站最基本的設(shè)置進(jìn)行管理，可以通過密碼修改功能來修改自己的登入密碼?；A(chǔ)管理功能結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2 基礎(chǔ)管理功能結(jié)構(gòu)

2.3.2 可研、初設(shè)、施工圖設(shè)計模塊

可行性研究、初步設(shè)計、施工圖設(shè)計模塊是整個功能模塊的核心，包含基本信息、設(shè)計進(jìn)度、討論審核意見三個子模塊。

a.基本信息子模塊。通過項目基本信息的介紹，可以使項目的參與人員對項目的類型、任務(wù)劃分、項目的設(shè)計周期等有一定的了解，以掌握設(shè)計的整體方向。

以水利工程為例，按照工程承擔(dān)的任務(wù)不同，其可分為水力發(fā)電、防洪、供水及排水、農(nóng)田水利、環(huán)境水利、港口及航道等工程類型。水庫樞紐一般根據(jù)其工程規(guī)模、效益，以及其在國民經(jīng)濟(jì)中的重要性劃分為五等，分別為小(1)型水庫、小(2)型水庫、中型水庫、大(2)型水庫、大(1)型水庫。

b.設(shè)計進(jìn)度子模塊。項目設(shè)計的參與人員實時了解設(shè)計進(jìn)展有助于保障提前安排工作計劃，它主要包含設(shè)計進(jìn)度計劃、設(shè)計報告的編寫、圖紙的繪制、工程造價等內(nèi)容。

同樣以水利工程為例,在設(shè)計報告中要編制的內(nèi)容有工程概況、水文、工程地質(zhì)、工程任務(wù)和規(guī)模、工程布置及主要建筑物、機(jī)電設(shè)備及金屬結(jié)構(gòu)、施工組織設(shè)計、工程占地、環(huán)境保護(hù)設(shè)計、水土保持設(shè)計、工程管理設(shè)計、安全設(shè)計、節(jié)能評價設(shè)計、設(shè)計概算、經(jīng)濟(jì)評價等。圖紙包含水工樞紐部分，工程管理部分，環(huán)境保護(hù)、水土保持部分，金屬結(jié)構(gòu)、電氣部分，施工組織部分等,而每部分又包含相應(yīng)的平面布置圖、剖面圖、立面圖等。

c.討論審核意見子模塊。成員組不斷討論、領(lǐng)導(dǎo)審核有助于思想的交流，集思廣益，使設(shè)計方案不斷優(yōu)化。它主要包含設(shè)計方案的分析討論、領(lǐng)導(dǎo)的審核意見、建設(shè)方的需求分析等。

2.3.3 系統(tǒng)管理模塊

系統(tǒng)管理可以對工程設(shè)計管理系統(tǒng)進(jìn)行各項管理操作。系統(tǒng)管理主要實現(xiàn)用戶管理、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)庫備份與恢復(fù)、系統(tǒng)日志管理等功能。系統(tǒng)管理功能結(jié)構(gòu)見圖3。

圖3 系統(tǒng)管理功能結(jié)構(gòu)

用戶管理分為用戶信息管理與用戶權(quán)限管理兩部分，主要由系統(tǒng)管理員來進(jìn)行用戶管理，執(zhí)行對應(yīng)操作。對不同角色進(jìn)行權(quán)限分配工作。進(jìn)行權(quán)限分配的優(yōu)點在于便于管理，防止系統(tǒng)信息泄露等。數(shù)據(jù)庫管理主要是對數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)備份和還原。系統(tǒng)管理員可以實現(xiàn)對系統(tǒng)中所有的數(shù)據(jù)進(jìn)行備份和還原。數(shù)據(jù)的備份和還原是保證系統(tǒng)安全性的重要手段，可以保證系統(tǒng)出錯時，盡快恢復(fù)系統(tǒng)的正確運行。因此，數(shù)據(jù)庫管理在系統(tǒng)管理中非常重要。日志管理主要是對系統(tǒng)的日志記錄進(jìn)行管理。通過系統(tǒng)的日志記錄可以很好地實現(xiàn)誤操作的恢復(fù)、數(shù)據(jù)庫的還原，了解用戶對系統(tǒng)的使用情況等。

3 信息化管理的實現(xiàn)技術(shù)與流程

3.1 J2EE技術(shù)

構(gòu)建項目信息化管理平臺，將各方的信息集中處理，會涉及到多方面的工作，如網(wǎng)絡(luò)集成、數(shù)據(jù)集成、應(yīng)用集成。其中數(shù)據(jù)集成是信息系統(tǒng)集成建設(shè)中最深層、最核心的工作。數(shù)據(jù)集成的核心任務(wù)是將互相關(guān)聯(lián)的分布式異構(gòu)數(shù)據(jù)源集成到一起，使用戶能夠以透明的方式訪問這些數(shù)據(jù)源[4]。一般被集成的數(shù)據(jù)都是獨立開發(fā)的，數(shù)據(jù)的異構(gòu)性是集成過程中的一個難點。因此，要解決好數(shù)據(jù)的異構(gòu)性問題，使異構(gòu)數(shù)據(jù)的各個組成部分具有自身的自治性，在實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享的同時，使每個數(shù)據(jù)庫仍保有自己的應(yīng)用特性，完整性控制和安全性控制就成了構(gòu)建管理集成系統(tǒng)的障礙。相比采用C/S模型為主的系統(tǒng)架構(gòu)而言，J2EE的三層架構(gòu)會使系統(tǒng)的整體功能更加完善，同時基于該平臺的產(chǎn)品為系統(tǒng)的后續(xù)升級也提供了良好的基礎(chǔ)[5]。J2EE的應(yīng)用程序體系結(jié)構(gòu)見圖4。

圖4 J2EE應(yīng)用程序體系結(jié)構(gòu)

J2EE相比于其他的技術(shù)系統(tǒng)，具有多方面的優(yōu)勢，比如可以簡化系統(tǒng)的開發(fā)、合理部署系統(tǒng)軟件項目資源、系統(tǒng)的開放便捷性更加突出[6]，同時能有效避免C/S的弊端。它繼承了Java核心版本的高效性、網(wǎng)絡(luò)化、安全性等優(yōu)點。利用在J2EE上開發(fā)的系統(tǒng)，可以只進(jìn)行一次編寫，遷移到多個平臺使用，支持異構(gòu)環(huán)境。此外J2EE三層構(gòu)架使系統(tǒng)的開發(fā)能力極強，對于異構(gòu)數(shù)據(jù)的過渡、橋接管理具備一定的魯棒性,保證系統(tǒng)的可移植性、安全性、可伸縮性和負(fù)載平衡[7]。

3.2 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境

系統(tǒng)采用J2EE平臺相關(guān)技術(shù)進(jìn)行開發(fā)，具有高擴(kuò)展性和兼容性，方便業(yè)務(wù)功能的迭代開發(fā)。本文開發(fā)環(huán)境相關(guān)軟硬件情況見表1、表2。

表1 系統(tǒng)開發(fā)軟件環(huán)境

表2 系統(tǒng)開發(fā)硬件環(huán)境

3.3 系統(tǒng)功能實現(xiàn)與效果

基于J2EE構(gòu)架所開發(fā)的該系統(tǒng)，采用穩(wěn)定的大型數(shù)據(jù)庫oracle進(jìn)行集群數(shù)據(jù)存儲，確保工程設(shè)計項目中的項目文件不被丟失，能夠滿足大數(shù)據(jù)量(設(shè)計項目文件較大)、容災(zāi)備份等需求。系統(tǒng)采用平臺登入的方式，項目的各方參與人員進(jìn)入系統(tǒng)之后可對項目的進(jìn)度、審核意見、反饋結(jié)果進(jìn)行查看。只需一次登入即可進(jìn)行圖紙、報告、造價等相關(guān)內(nèi)容的編制。設(shè)計人員可以節(jié)省大量的時間成本，將主要精力集中于設(shè)計方案的研究。

項目設(shè)計采用該系統(tǒng)的應(yīng)用流程見圖5。

a.項目經(jīng)理。在開始設(shè)計之前，應(yīng)向建設(shè)方搜集有關(guān)的設(shè)計資料，做好設(shè)計的準(zhǔn)備工作。隨后將其搜集的項目基本信息、設(shè)計的時間要求、各專業(yè)的任務(wù)分工等錄入系統(tǒng)中，以供設(shè)計人員查看。同時負(fù)責(zé)項目后期對設(shè)計報告、總投資、圖紙的整合直至最終審核定稿。

b.各專業(yè)設(shè)計人員。設(shè)計人員根據(jù)系統(tǒng)中的相關(guān)信息在規(guī)定的時間內(nèi)完成任務(wù)，同時將各階段完成的成果上傳系統(tǒng)以便單位技術(shù)負(fù)責(zé)人審查。

c.單位技術(shù)負(fù)責(zé)人。主要對設(shè)計的成果進(jìn)行審核，若審查未通過，將方案打回，設(shè)計人員根據(jù)審核意見修改設(shè)計方案直至最終審核通過；若審核通過，造價師根據(jù)系統(tǒng)中審核通過的圖紙開始算量計價，將編制的總投資報告提交系統(tǒng)。

圖5 設(shè)計系統(tǒng)應(yīng)用流程

4 結(jié) 語

建設(shè)工程項目設(shè)計階段實行信息化管理能夠有效地提高設(shè)計質(zhì)量，對整個工程項目后期的施工和運營都會產(chǎn)生重要的影響。通過對該階段的管理進(jìn)行功能模塊的劃分，能夠使設(shè)計工作有序、高效、穩(wěn)步地向前推進(jìn)。在項目設(shè)計階段進(jìn)行信息化管理可以高效地實現(xiàn)和管理各專業(yè)的設(shè)計審查工作，協(xié)調(diào)設(shè)計修改與設(shè)計變更，特別是針對某一局部修改對全局或其他專業(yè)設(shè)計的影響提供反饋，實現(xiàn)動態(tài)管理。當(dāng)在設(shè)計中遇到一些分析論證、必要的方案比較時，會加大設(shè)計的工作量和周期，采用信息化管理可以實現(xiàn)信息共享，高效地解決問題。