基于大數(shù)據(jù)的工程項目全過程智能管理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)研究

葉健強 張曉晨 孫敦虎

[摘 要]根據(jù)工程項目管理需求，相關研究人員設計開發(fā)了基于大數(shù)據(jù)的工程項目全過程智能管理系統(tǒng)。本文通過對該系統(tǒng)進行需求分析，從總體架構、軟件結構、功能模塊等方面完善該系統(tǒng)，進而促進系統(tǒng)功能實現(xiàn)與系統(tǒng)測試等，以提高工程項目管理效率和質(zhì)量。

[關鍵詞]大數(shù)據(jù);工程項目管理;智能管理系統(tǒng)

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2020.22.042

[中圖分類號]TP311[文獻標識碼]A[文章編號]1673-0194（2020）22-00-03

0? ? ?引 言

工程項目管理是對工程項目計劃、實施、過程控制等一系列管理活動的統(tǒng)稱。現(xiàn)代工程項目管理具有內(nèi)容復雜、過程動態(tài)變化、管理周期長等特點，在大數(shù)據(jù)的支持下，便于了解數(shù)據(jù)規(guī)律，進行直觀管理，滿足多元化管理需要。因此，設計和開發(fā)基于大數(shù)據(jù)的工程項目全過程智能管理系統(tǒng)具有重要意義。工程項目不同于一般工廠的批量化生產(chǎn)，每一個項目都是相對獨立的，項目負責人需要充分協(xié)調(diào)資源，加強部門溝通協(xié)作，通過項目管理平臺，跟蹤監(jiān)督項目進度，控制項目成本與風險，以實現(xiàn)項目目標，提高項目質(zhì)量。

1? ? ?系統(tǒng)需求分析

1.1? ?總體需求分析

本工程項目管理系統(tǒng)的目標是利用互聯(lián)網(wǎng)技術，以工程建設大數(shù)據(jù)全過程智能化管理為切入點，構建以工程項目為核心，集工程技術、工程管控、工程質(zhì)量安全、現(xiàn)場施工、物質(zhì)與設備、人力資源管理、辦公與檔案管理于一體的分布式管理系統(tǒng)。這樣一個平臺要具有可擴展性，便于管理功能移植和多方合作，滿足多種接口需要;在使用上要具備良好的交互性，為用戶提供使用便捷、適用性好、有利于分工協(xié)作的平臺;滿足工程建設全過程管理需求，對前期策劃、可行性研究、項目立項、設計、招投標、施工到竣工驗收進行全覆蓋。

1.2? ?功能需求分析

根據(jù)工程項目全過程管理要求，系統(tǒng)功能需求包括基礎信息管理需求、工程進度管理需求、綜合分析需求、數(shù)據(jù)管理需求等方面。基礎信息管理包括人員信息、物質(zhì)信息、機械設備信息、組織機構信息等內(nèi)容。工程進度管理要求工程在工期目標內(nèi)完成，因此，施工企業(yè)要在保證工程質(zhì)量的前提下提高效率，且該系統(tǒng)要具備工程項目工序管理功能、工程實際進度與計劃進度分析功能、工程進度預警功能等。綜合分析功能包括對人員的預警分析（如一人身兼多崗的預警分析）、工程進度提醒與預警（例如，計劃100天，前70天顯示正常，70～85天預警，86～99天告警）、態(tài)勢分析與預測、各種計劃的動態(tài)檢測等。工程項目管理數(shù)據(jù)規(guī)模龐大且復雜，采用傳統(tǒng)數(shù)據(jù)管理方式難以整合分析。面對數(shù)據(jù)抓取、清洗、存儲、共享、轉換分析等方面的挑戰(zhàn)，基于大數(shù)據(jù)的工程項目管理系統(tǒng)通過各種模型及外部資源導入項目數(shù)據(jù)，再經(jīng)過大數(shù)據(jù)平臺的處理，以可視化方式顯示出來，為項目管理人員決策分析提供支持。本項目通過自定義擴展模塊、數(shù)據(jù)應用接口、外部數(shù)據(jù)源引用與輸出、大屏幕與控制臺展示功能，實現(xiàn)大數(shù)據(jù)管理。

1.3? ?角色管理需求分析

根據(jù)工程項目管理需要，本系統(tǒng)參與人員包括系統(tǒng)管理員、部門經(jīng)理、項目經(jīng)理、現(xiàn)場管理人員等眾多角色。不同角色分工不同，相應地擁有的權限也不同。系統(tǒng)管理員主要負責系統(tǒng)維護，包括公告管理、系統(tǒng)管理等內(nèi)容，能查看和修改所有項目信息。部門經(jīng)理的主要工作是管理項目，包括指派項目經(jīng)理、審批項目等，具有項目增刪、修改權限。項目經(jīng)理對所負責項目進行管理，如調(diào)配人員、安排資源等，具有添加任務、查看項目執(zhí)行及相關文檔或報表的權限?，F(xiàn)場管理人員的工作是完成項目經(jīng)理分配的任務，主要權限是填寫項目日志、查看本項目信息等。

2? ? ?系統(tǒng)設計

2.1? ?總體架構

本系統(tǒng)采用B/S結構模式開發(fā)，該模式允許用戶直接通過瀏覽器訪問系統(tǒng)功能界面，無需安裝專門的客戶端軟件，大大方便了用戶使用，總體架構如圖1所示。其中，外網(wǎng)訪問內(nèi)網(wǎng)要經(jīng)過防火墻，以確保系統(tǒng)安全?？蛻舳丝梢允桥_式電腦、筆記本電腦、智能手機、平板電腦等終端。

2.2? ?軟件結構與功能模塊

本系統(tǒng)結構按照數(shù)據(jù)層、服務層、應用層分層設計，并由基礎信息庫、工程進度管控、綜合分析、數(shù)據(jù)接口、數(shù)據(jù)應用5個模塊組成，且每個模塊又分為若干子模塊，如圖2所示。數(shù)據(jù)層是系統(tǒng)的底層，主要作用是對數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)進行增、刪、改、查等操作。本系統(tǒng)采用MyBatis技術實現(xiàn)對數(shù)據(jù)持久層的處理，解決大數(shù)據(jù)交互頻繁、邏輯代碼繁復問題。服務層也稱作邏輯層，為系統(tǒng)中間層，根據(jù)不同服務請求進行邏輯處理。應用層也稱為表現(xiàn)層，主要為用戶提供圖形化操作界面，例如，制作一個渲染網(wǎng)頁，對視圖相關訪問進行控制。系統(tǒng)內(nèi)部采用MVC模式開發(fā)，并通過控制器分發(fā)業(yè)務邏輯，借助Spring MVC實現(xiàn)界面功能。

基礎信息庫模塊針對工程項目管理中的各類信息進行管理，按照信息類型分為賬戶信息庫、人員信息庫、物質(zhì)信息庫、機械設備信息庫和工程信息庫，該模塊提供了各類信息的添加、刪除、查詢等功能，通過數(shù)據(jù)接口與數(shù)據(jù)庫交互，保證數(shù)據(jù)庫中的信息表實時更新。工程進度管控模塊主要對工程進度數(shù)據(jù)進行管理，包括工程進度模板、工程指標及任務等。通過工程進度模板設置節(jié)點時間，以里程碑形式標記重要時間節(jié)點，根據(jù)各個節(jié)點完成百分比，對照橫道圖任務量顯示實時進度。從項目立項到竣工驗收，無遺漏跟蹤進度完成情況，通過進度數(shù)據(jù)可以方便進度分析。綜合分析模塊是在前面模塊操作并產(chǎn)生數(shù)據(jù)后進行匯總分析、預警、預測等，所以該模塊又包括人員預警、工程進度提醒與預警、態(tài)勢分析與預測、動態(tài)預警比對等功能。如果節(jié)點工作未完成就彈出告警窗，同時以灰色不可編輯形式出現(xiàn)，則不能開展下一項工作。通過工序設定，未驗收前同樣不能轉入下一道工序，以此嚴格控制質(zhì)量。根據(jù)工程項目管理提供相應的數(shù)據(jù)接口，自定義擴展模塊，例如，擴展設備信息采集模塊、工程安全管理模塊等，以為業(yè)務數(shù)據(jù)推送、分析結果反饋等提供支持。數(shù)據(jù)接口類型包括數(shù)據(jù)應用接口、外部數(shù)據(jù)源引用與輸出接口等。其中，數(shù)據(jù)應用接口包括工程信息展示接口API、工程進度應用展示接口API等。數(shù)據(jù)應用模塊包括大屏監(jiān)控展示應用、控制臺展示應用、APP交互與展示應用等。

2.3? ?數(shù)據(jù)庫設計

本系統(tǒng)采用Oracle數(shù)據(jù)庫，并采用E-R圖對數(shù)據(jù)庫進行概念設計。根據(jù)系統(tǒng)需求分析結果和功能模塊設計要求，對關鍵信息實體制定E-R圖，再確定實體對象屬性表，然后設計數(shù)據(jù)表。針對系統(tǒng)大數(shù)據(jù)特點，優(yōu)化數(shù)據(jù)庫。例如，為了緩解系統(tǒng)服務器壓力，采用負載均衡技術對數(shù)據(jù)庫讀寫進行分離操作，將“寫”操作放在主數(shù)據(jù)庫上，將“讀”操作放在從數(shù)據(jù)庫中;根據(jù)不同功能模塊負載量，分庫分表存儲，以緩解數(shù)據(jù)庫操作性能壓力，同時建立合理的索引提升數(shù)據(jù)查詢響應速度。

3? ? ?系統(tǒng)實現(xiàn)

3.1? ?功能實現(xiàn)

本系統(tǒng)采用“總-分”界面顯示，總平臺顯示為各個工程名稱、當前進度百分比、當前任務量等，分界面顯示為各個工程詳細界面，包括工程各個節(jié)點完成情況、完成百分比等，且根據(jù)進度情況顯示為不同顏色。例如，電氣安裝工程進度達到70%以前顯示為綠色，表示正常狀態(tài);當進度達到71%～85%時顯示為黃色，表示預警狀態(tài);當進度達到86%～99%時顯示為紅色，表示告警狀態(tài)。處于“總-分”界面紅色告警狀態(tài)時，系統(tǒng)自動彈出告警窗，提示未完成工程節(jié)點工作。對于實際進度與計劃進度的對比分析，可以設置多個觀察點，通過動態(tài)曲線直觀展現(xiàn)實際進展與原定計劃的差異。系統(tǒng)可以自動甄別工程人員崗位情況，例如，項目總監(jiān)同時擔任3個以上的工程總監(jiān)，系統(tǒng)自動彈出報警。

3.2? ?系統(tǒng)測試

經(jīng)過對系統(tǒng)進行全面測試，包括單元模塊測試、整體測試以及功能與性能的一系列測試，通過修復缺陷，達到試運行水平。

4? ? ?結 語

根據(jù)工程項目管理特點，采用B/S結構模式能夠開發(fā)出基于大數(shù)據(jù)的工程項目全過程智能管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)以工程項目為核心，需要結合工程管控、工程技術、工程質(zhì)量、工程安全等進行開發(fā)。測試結果表明，該系統(tǒng)達到了過程信息化、智能化、自動化的目標要求，有利于提高工程項目管理效率和水平。

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