綜合智慧能源管理系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)與開發(fā)

邵湘萍,鄒玉華,彭嘉祥,楊慧君,余同啟

(1.五凌電力有限公司,湖南 長(zhǎng)沙 410004; 2.國(guó)能陳家港發(fā)電有限公司,江蘇 鹽城 224624; 3.湖北國(guó)網(wǎng)華中科技開發(fā)有限責(zé)任公司,湖北 武漢 430000)

近年來,隨著我國(guó)能源基礎(chǔ)設(shè)施水平的快速發(fā)展,企業(yè)對(duì)信息化的支撐、數(shù)據(jù)與信息的交互程度、分析的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性提出了更高的要求。作為傳統(tǒng)信息的載體,紙張的使用速度逐年遞增,與之相關(guān)的還有環(huán)境污染,資源過度消耗問題[1-2]。20世紀(jì)80年代,微電子技術(shù)帶來的新科技革命使傳統(tǒng)生產(chǎn)流程中圖紙的手工設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變成計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(Computer Aided Design,CAD),減少了紙張的消耗,也使信息的傳遞變得更為便捷,提高工作效率。為了滿足能源和社會(huì)需求的矛盾,開發(fā)取代傳統(tǒng)業(yè)務(wù)流程的信息化管理系統(tǒng)的需求迫在眉睫[3]。本文根據(jù)綜合智慧能源項(xiàng)目的管理需求和安全要求,提出了項(xiàng)目文件管理的信息化解決方案。

綜合智慧能源是能源革命的一種實(shí)現(xiàn)形式,其針對(duì)區(qū)域內(nèi)的能源用戶,改變?cè)械牟煌茉雌贩N和不同供應(yīng)環(huán)節(jié)單獨(dú)規(guī)劃、單獨(dú)設(shè)計(jì)、單獨(dú)運(yùn)行的傳統(tǒng)模式,以綠色清潔電能為核心,提供電、熱、冷、氣、水、氫等能源一體化的解決方案。通過中央智能控制服務(wù)平臺(tái),實(shí)現(xiàn)橫向能源多品種之間、縱向“源—網(wǎng)—荷—儲(chǔ)—用”能源供應(yīng)環(huán)節(jié)之間的協(xié)同和互動(dòng)[4-5]。

綜合智慧能源項(xiàng)目是各種業(yè)務(wù)類型在不同應(yīng)用場(chǎng)景下的按需組合,以滿足用戶多元化的用能需求。通過對(duì)不同業(yè)務(wù)類型和場(chǎng)景的研究,實(shí)現(xiàn)對(duì)綜合智慧能源公司綜合管理、生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)和研發(fā)過程中產(chǎn)生的文字材料、運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)等資料規(guī)范化分類和歸檔[6-7]。目前,實(shí)際建設(shè)過程的項(xiàng)目文件管理還存在著管理體制不健全、責(zé)任落實(shí)不到位、管理經(jīng)費(fèi)不足、保存條件簡(jiǎn)陋、工作流程不規(guī)范、管理人員業(yè)務(wù)水平低等普遍性問題[8-9]。此外,在施工過程中很少注意項(xiàng)目文件的收集,將導(dǎo)致后期工作繁重。在傳統(tǒng)模式下,工程項(xiàng)目管理的控制難度大,而項(xiàng)目文件的管控是整個(gè)項(xiàng)目執(zhí)行過程中一個(gè)必不可少的環(huán)節(jié),檔案管理必然要求有新的創(chuàng)新。

本文基于工程項(xiàng)目管理理論,提出了一種科學(xué)實(shí)用的綜合智慧能源項(xiàng)目文件管理系統(tǒng),對(duì)項(xiàng)目管理起到積極作用。該系統(tǒng)擬加強(qiáng)綜合智慧能源項(xiàng)目的整個(gè)生命周期過程中的文件管控[10],以確保文件的完整性和規(guī)范性。本文分析了綜合智慧能源工程建設(shè)過程中各項(xiàng)業(yè)務(wù)流程的文件保存需求,并以光伏發(fā)電項(xiàng)目建設(shè)為例說明綜合智慧能源工程項(xiàng)目建設(shè)中文件管理的工作流程和必要性;介紹了綜合智慧能源管理系統(tǒng)的軟件架構(gòu),各個(gè)功能系統(tǒng)子模塊功能以及系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì);并對(duì)整個(gè)綜合智慧能源項(xiàng)目文件管理系統(tǒng)進(jìn)行了功能總結(jié)和評(píng)價(jià)。

1 需求分析

1.1 綜合智慧能源項(xiàng)目文件管理分析

本部分將分別從綜合智慧能源工程項(xiàng)目的前期和中后期分析文件管理的需求。

在項(xiàng)目執(zhí)行前的階段,需要處理和保存大量文件,而且這些文件在工程中通常非常重要,包括從項(xiàng)目初始階段開始需要留存的各種測(cè)試數(shù)據(jù)、圖紙,內(nèi)容有文字、表格、圖片、音頻、視頻等多種形式。項(xiàng)目文件不僅是工作成果的重要記錄,也是實(shí)施和項(xiàng)目驗(yàn)收的重要依據(jù)。項(xiàng)目施工初始階段需要收集的文件見表1。

在項(xiàng)目執(zhí)行的中后期,也需要根據(jù)不同文件的特點(diǎn)和作用,結(jié)合初始階段的工作流程,明確文件收集范圍,保存各類文件。下面列舉了在項(xiàng)目中后期需要處理和存檔的常見文件類別:①項(xiàng)目相關(guān)文件。項(xiàng)目期間產(chǎn)生的相關(guān)文件,如設(shè)計(jì)圖紙、合同和財(cái)務(wù)報(bào)告。②項(xiàng)目規(guī)則。關(guān)于如何存儲(chǔ)、分類和管理文件的指導(dǎo)原則,以及不同檔案管理者的責(zé)任。③文件檢索方法。根據(jù)需要訪問和檢索文件的程序。

鑒于項(xiàng)目文件收集成果數(shù)量多、內(nèi)容專業(yè)、時(shí)效性強(qiáng)、形式多樣等特點(diǎn),文件管理人員應(yīng)在初始階段及時(shí)收集從各環(huán)節(jié)形成的各類文件,根據(jù)文件的真實(shí)性、準(zhǔn)確性、完整性和系統(tǒng)性原則,這些文件應(yīng)按類別和形成登記、歸檔和保存時(shí)間進(jìn)行分類,以確保文件具有清晰的目錄和層次結(jié)構(gòu)、格式標(biāo)準(zhǔn)、內(nèi)容完整。本文提出以“一個(gè)中心,垂直集成”為中心思想的綜合智慧能源項(xiàng)目管理框架?！耙粋€(gè)中心”是指基于WBS的漸進(jìn)式工作流程圖系統(tǒng)?！按怪奔伞笔侵赋跏茧A段4個(gè)子階段(決策、施工準(zhǔn)備、勘察和設(shè)計(jì)、項(xiàng)目審批)的項(xiàng)目文件管理工作流程。此外,該系統(tǒng)還通過協(xié)調(diào)各項(xiàng)目部門的橫向集成輔助實(shí)現(xiàn)施工項(xiàng)目文件的集成管理[11-13],如圖1所示。

1.2 綜合智慧能源文件管理系統(tǒng)的應(yīng)用

廣義綜合智慧能源項(xiàng)目是一個(gè)以通信技術(shù)為支撐的集發(fā)電、傳輸和分配、轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)、消費(fèi)于一體,綜合能源發(fā)電、傳輸和消費(fèi)的系統(tǒng)。綜合智慧能源管理系統(tǒng)終端如圖2所示。

圖1 綜合智慧能源項(xiàng)目文件管理系統(tǒng)框架Fig.1 Comprehensive smart energy project document management system framework

圖2 綜合智慧能源項(xiàng)目系統(tǒng)終端Fig.2 Comprehensive smart energy project system terminal

綜合智慧能源文件管理系統(tǒng)通過研究不同業(yè)務(wù)類型和場(chǎng)景的需求了解用戶對(duì)能源的具體需求,并結(jié)合公司的實(shí)際情況來制定相應(yīng)的組合方案,下面以光伏發(fā)電工程項(xiàng)目為例說明系統(tǒng)在整個(gè)工程中的應(yīng)用。

綜合智慧能源項(xiàng)目包括能源生產(chǎn)工程、能源運(yùn)輸工程、負(fù)荷管理工程、儲(chǔ)能建設(shè)工程這幾個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。與項(xiàng)目相關(guān)的文件包括:①光伏電站的土建設(shè)計(jì)圖紙、電氣設(shè)計(jì)圖紙和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙;②合同文件,包括設(shè)備采購合同和施工合同;③財(cái)務(wù)報(bào)告,包括項(xiàng)目投資計(jì)劃、投資收益分析報(bào)告等。對(duì)上述文件的歸檔使用文件存儲(chǔ)的方式,如將電子文件加密后存儲(chǔ)在本地硬盤、磁帶、光盤驅(qū)動(dòng)器或云服務(wù)商,紙質(zhì)文件存放在檔案室。文件可按照項(xiàng)目階段分類或按照文件類型分類,同時(shí)分配好每一位檔案管理員的責(zé)任,例如項(xiàng)目經(jīng)理負(fù)責(zé)維護(hù)文件的準(zhǔn)確和完整性,檔案管理員負(fù)責(zé)存儲(chǔ)文件。文件的檢索使用文件名稱、項(xiàng)目階段、文件類型等關(guān)鍵字建立數(shù)據(jù)庫索引。文件的備份遵循“3—2—1 原則”,即相同的數(shù)據(jù)有3個(gè)副本,存儲(chǔ)在2種不同媒介上,有1份需要在異地保存,做好地震、火災(zāi)等災(zāi)害的預(yù)防工作。

綜上所述,利用文件管理系統(tǒng),對(duì)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)、研發(fā)過程中產(chǎn)生的文字材料、運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)等資料進(jìn)行規(guī)范化分類歸檔,方便日后需要時(shí)快速找到相關(guān)資料。通過組合不同的能源項(xiàng)目,從多個(gè)方面滿足用戶的用能需求,提高能源的利用效率,同時(shí)也提高了管理者的水平。

2 系統(tǒng)組成

傳統(tǒng)文件管理流程中,各部門相互獨(dú)立,因此數(shù)據(jù)在線共享是一個(gè)問題。根據(jù)上述改進(jìn)的管理策略,開發(fā)基于多平臺(tái)融合數(shù)據(jù)的綜合智慧能源項(xiàng)目文件管理系統(tǒng)[14-15]。軟件的主要功能子模塊如圖3所示。

圖3 綜合智慧能源項(xiàng)目文件管理系統(tǒng)子模塊Fig.3 Comprehensive smart energy project document management system submodule

E-R圖(Entity-Relationship diagram)是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計(jì)不可或缺的一個(gè)環(huán)節(jié)。E-R圖描述了數(shù)據(jù)庫中的實(shí)體、屬性和關(guān)系,它們共同構(gòu)成了數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)。在整個(gè)綜合智慧能源項(xiàng)目文件管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,E-R圖可以作為系統(tǒng)的需求分析和數(shù)據(jù)建模的輸入,并為后續(xù)的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)、編程和實(shí)現(xiàn)提供了基礎(chǔ)[16]。通過對(duì)E-R圖的分析,開發(fā)人員可以更好地確定數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫模型。本綜合智慧能源項(xiàng)目文件管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)E-R圖如圖4所示。

2.1 系統(tǒng)登錄和基本信息管理

該模塊的主要功能是設(shè)置登錄權(quán)限,方便各級(jí)管理人員使用。一般用戶只能使用系統(tǒng)。但管理員除了使用系統(tǒng)外,還可以添加用戶、更新系統(tǒng)文件模板等。在綜合智慧能源工程項(xiàng)目中,項(xiàng)目管理縱向流程是項(xiàng)目實(shí)施過程中不可缺少的一部分。它主要包括項(xiàng)目前期規(guī)劃、項(xiàng)目開發(fā)、項(xiàng)目施工和項(xiàng)目竣工驗(yàn)收4個(gè)階段。①項(xiàng)目前期規(guī)劃階段包括對(duì)項(xiàng)目的詳細(xì)規(guī)劃和預(yù)算,包括預(yù)算的確定、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和合同的簽訂;②項(xiàng)目開發(fā)階段包括項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、招標(biāo)等活動(dòng),這些活動(dòng)是確保項(xiàng)目成功實(shí)施的關(guān)鍵因素;③項(xiàng)目施工階段是實(shí)際建設(shè)階段,包括施工圖的制定、生產(chǎn)的準(zhǔn)備、安裝的開始和設(shè)備的安裝;④項(xiàng)目竣工驗(yàn)收階段是確保項(xiàng)目質(zhì)量和完成度的重要階段,包括竣工驗(yàn)收、設(shè)備的調(diào)試和最終交付。通過項(xiàng)目管理縱向流程的不斷實(shí)施,可以確保項(xiàng)目的順利實(shí)施和高質(zhì)量完成,體現(xiàn)了圖1中的縱向流程。

圖4 數(shù)據(jù)庫實(shí)體—聯(lián)系Fig.4 Database entity-contact diagram

綜合智慧能源工程項(xiàng)目管理涉及多個(gè)部門,包括工程設(shè)計(jì)、采購、生產(chǎn)、安裝和調(diào)試。這些部門必須密切合作和協(xié)調(diào)配合,以確保項(xiàng)目的進(jìn)展和質(zhì)量。工程設(shè)計(jì)部門需要確保設(shè)計(jì)方案符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,采購部門需要保證材料和設(shè)備的及時(shí)到貨,生產(chǎn)部門需要確保設(shè)備的生產(chǎn)質(zhì)量,安裝和調(diào)試部門需要確保工程的高質(zhì)量安裝和調(diào)試。這些部門之間的合作和協(xié)調(diào)配合是實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目目標(biāo)的關(guān)鍵因素,同時(shí)也是保證項(xiàng)目的順利實(shí)施的重要前提,體現(xiàn)了圖1中的“橫向部門”。

項(xiàng)目基本信息導(dǎo)入系統(tǒng)后,將生成標(biāo)簽作為后續(xù)統(tǒng)計(jì)分析和評(píng)估的重要標(biāo)準(zhǔn)。里程碑計(jì)劃信息導(dǎo)入系統(tǒng)后,將作為實(shí)施進(jìn)度的判斷基準(zhǔn),基于里程碑計(jì)劃生成的條形圖可以直觀地顯示項(xiàng)目進(jìn)度。

2.2 項(xiàng)目數(shù)據(jù)導(dǎo)入和進(jìn)度管理

本模塊主要管理每個(gè)項(xiàng)目的實(shí)施進(jìn)度。首先,使用光學(xué)字符識(shí)別(Optical Character Recognition,OCR)技術(shù)識(shí)別圖片中的文本,或直接讀取文件中的項(xiàng)目進(jìn)度數(shù)據(jù),根據(jù)設(shè)置的規(guī)則進(jìn)行預(yù)處理并導(dǎo)入系統(tǒng)。

數(shù)據(jù)導(dǎo)入后,每個(gè)項(xiàng)目都會(huì)自動(dòng)生成項(xiàng)目執(zhí)行進(jìn)度、預(yù)算使用情況、計(jì)劃預(yù)期進(jìn)度和項(xiàng)目實(shí)際進(jìn)度,然后通過比較,生成報(bào)表。同時(shí),系統(tǒng)自動(dòng)判斷應(yīng)完成的節(jié)點(diǎn),在每一個(gè)統(tǒng)計(jì)周期結(jié)束時(shí)根據(jù)實(shí)際完成節(jié)點(diǎn)、異常節(jié)點(diǎn)來判斷應(yīng)該在下一統(tǒng)計(jì)周期中完成的節(jié)點(diǎn)。

2.3 項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)分析和報(bào)表管理

本模塊主要管理項(xiàng)目的經(jīng)費(fèi)或項(xiàng)目完成目標(biāo)。前一小節(jié)介紹的項(xiàng)目進(jìn)度管理系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)維度可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇,具體目標(biāo)包括決策、施工準(zhǔn)備、勘察和設(shè)計(jì)、項(xiàng)目審批4個(gè)子階段,以及分析項(xiàng)目里程碑節(jié)點(diǎn)的完成率和及時(shí)性。最后,根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置的所需統(tǒng)計(jì)需求和通知模板,通過計(jì)劃任務(wù)自動(dòng)生成關(guān)于實(shí)施進(jìn)度和里程碑節(jié)點(diǎn)的月度報(bào)告以及預(yù)警信息,用戶和管理員可以在系統(tǒng)中下載報(bào)告,同時(shí)預(yù)警信息通過郵件服務(wù)器或消息推送服務(wù)器及時(shí)通知給相應(yīng)的用戶,使項(xiàng)目管理流程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。

2.4 項(xiàng)目總體評(píng)估和分析管理

本模塊通過分析不同設(shè)備的投資、材料和服務(wù)的采購和實(shí)施、預(yù)算偏差分析和里程碑實(shí)施,實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目成本控制、項(xiàng)目計(jì)劃的合理編排以及項(xiàng)目典型問題的解決。

2.5 項(xiàng)目幫助和查詢管理

本模塊主要提供項(xiàng)目進(jìn)度定義、計(jì)算公式、系統(tǒng)操作說明以及數(shù)據(jù)的查詢。為了對(duì)系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行分析,本系統(tǒng)使用業(yè)務(wù)流程來實(shí)現(xiàn)這一目的。以一個(gè)實(shí)際的項(xiàng)目的業(yè)務(wù)流程為例,將涉及到的流程串聯(lián)起來進(jìn)行分析。業(yè)務(wù)流程圖是用一系列規(guī)定的符號(hào)及箭頭方向?qū)⒛硞€(gè)具體業(yè)務(wù)連接起來的處理過程。業(yè)務(wù)流程分析可以清晰地了解該業(yè)務(wù)的處理過程、查看錯(cuò)誤的流程,修改或取消不合理的部分,優(yōu)化業(yè)務(wù)處理流程。文件管理系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程如圖5所示。

圖5 業(yè)務(wù)流程Fig.5 Business flow

3 結(jié)論

在綜合智慧能源項(xiàng)目的初始階段,需要處理大量的文件,這些文件在施工、質(zhì)量評(píng)估、驗(yàn)收管理和后續(xù)維護(hù)中發(fā)揮相當(dāng)重要的作用,是以實(shí)際能源項(xiàng)目管理流程為依據(jù)設(shè)計(jì)開發(fā)的。

(1)通過工作分解結(jié)構(gòu)分析,本文提出的文件管理系統(tǒng)將文件收集和工作流相結(jié)合,將所有相關(guān)文件按照工作流分組。

(2)使用該系統(tǒng)可以融合多個(gè)平臺(tái)的數(shù)據(jù),通過與里程碑計(jì)劃比較,實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目進(jìn)度的偏差分析,并自動(dòng)報(bào)告施工進(jìn)度。

(3)對(duì)預(yù)算執(zhí)行和計(jì)劃節(jié)點(diǎn)預(yù)警,實(shí)現(xiàn)了對(duì)生產(chǎn)項(xiàng)目過程的精確管理和控制,指導(dǎo)項(xiàng)目管理和投資規(guī)劃。

(4)本系統(tǒng)的開發(fā)推動(dòng)了綜合智慧能源企業(yè)無紙化辦公的進(jìn)程,幫助企業(yè)節(jié)約生產(chǎn)成本,降低了資源浪費(fèi),增加企業(yè)收益,具有較好的社會(huì)意義。