項目管理信息化框架和模型研究的論文
傳統的施工企業(yè)在全球化和信息化的趨勢下，面臨著(zhù)國內外市場(chǎng)的激烈競爭與信息化的深刻變革，特別是在項目管理中，信息技術(shù)的研究與應用越來(lái)越多。
施工企業(yè)項目具有的多樣性、復雜性、分散性一系列特點(diǎn)決定了項目管理是一個(gè)綜合性強、適用性廣的復雜系統工程。因此，在項目管理中實(shí)現信息化，利用有效的計劃、組織、管理和監控項目管理涉及的各個(gè)方面，能夠實(shí)現以較少的投入獲得較優(yōu)的效果，全面控制項目管理的全生命周期。
但由于不同的施工企業(yè)在項目管理信息化中的見(jiàn)解與思路不同，效果也不同。美國策略顧問(wèn)公司Hackett的一項調查結果顯示，只有37%的信息化項目在工期內完成，42%的信息化項目在預算內完成。在國內，絕大多數施工企業(yè)的項目管理信息化建設仍然存在“信息孤島”現象，表現在信息化進(jìn)程缺乏規劃、指導和約束;信息化建設人才儲備不足，整體人力資源水平有待提高;沒(méi)有統一的行業(yè)標準、編碼體系;忽視信息系統的實(shí)用性等方面。
為使施工企業(yè)項目信息化具有代表性，本文基于項目管理理論，總結項目管理信息化的特點(diǎn)與任務(wù)，以期建立相關(guān)的方案和模型。首先，針對施工企業(yè)在項目管理信息化中面臨的問(wèn)題，論述了項目管理信息化的理論基礎，涉及了管理模式與信息技術(shù)兩個(gè)方面;其次，結合施工企業(yè)工程項目的生命周期與項目管理的領(lǐng)域，分析與總結信息化項目的特點(diǎn)與任務(wù);最后，在應用系統的基礎上，提出項目管理信息化的方案和模型。如圖1所示。
1、管理模式及信息技術(shù)研究
1.1管理模式
本文結合“5+3”工程項目管理模式的特點(diǎn)，將施工企業(yè)項目的管理模式分為管理組織、管理活動(dòng)與管理對象3個(gè)相對獨立的角度考察，與圖1的項目管理信息化框架類(lèi)似，分別屬于空間中的3個(gè)不同維度。
一般管理組織是施工企業(yè)工程項目的參與者，亦存在如下3個(gè)不同維度。
1)過(guò)程維度過(guò)程是“工作活動(dòng)在時(shí)間和空間中的一個(gè)特定序列，它有一個(gè)開(kāi)始點(diǎn)，一個(gè)結束點(diǎn)，每個(gè)活動(dòng)有定義清晰的輸入和輸出”。過(guò)程維度將設計、構造、建設、制造、使用、管理和維護建筑對象的參與者組織起來(lái)。主要的參與者包括建筑設計師、結構工程師、土木工程師、分包商、材料和設備管理人員、項目經(jīng)理、業(yè)主、材料和設備供應商、工程監理人員及政府監管人員。
2)技術(shù)維度技術(shù)是“科學(xué)知識在具有明確目的的實(shí)踐活動(dòng)中的應用”。技術(shù)維度將不同技術(shù)的參與者組織起來(lái)，共同提高項目效率、生產(chǎn)能力和盈利能力。主要參與者有提供能夠直接或間接地應用在建筑對象的設計、建設和營(yíng)運方面的組織。
3)政策維度政策是“文檔化的準則或規則，用于指導決策制定”。主要參與者有相關(guān)政府機構(如國土、規劃、環(huán)保部門(mén))、監管機構、金融和保險機構以及教育和研究機構。政策維度的參與者不生產(chǎn)任何建筑產(chǎn)品，但負責化解風(fēng)險和解決沖突。
美國項目管理協(xié)會(huì )(ProjectManagementInstitute，PMI)提出項目管理知識體系(projectmanagementbodeofknowledge，PMBOK)，將項目的管理活動(dòng)分為九大知識領(lǐng)域，如圖2所示。
本文在PMBOK的基礎上，考慮施工企業(yè)工程項目的實(shí)際情況，增加安全與環(huán)境保護領(lǐng)域。在實(shí)際的管理活動(dòng)中，每一項活動(dòng)都要求包括PDCA循環(huán)，即計劃(plan)、實(shí)施(do)、檢查(check)和處理(action)，并應信息化的要求，包括程序化操作和非程序化操作。
由于項目實(shí)施存在一定的不確定性，因此，項目管理中會(huì )將一個(gè)項目分解為若干個(gè)階段，每一個(gè)階段都有一定的要求作為繼續下一個(gè)階段的標志，稱(chēng)為里程碑。項目的生命周期由項目的各個(gè)階段構成，一般分為4個(gè)階段:概念階段、發(fā)展階段、實(shí)施階段和結束階段，如圖3所示。
具體情況與項目的領(lǐng)域有關(guān)，如施工企業(yè)工程項目分為設計階段(design)、建設階段(construction)和營(yíng)運階段(operation);軟件研發(fā)項目分為需求分析階段、系統設計階段、系統開(kāi)發(fā)階段、系統測試階段和使用維護階段。施工企業(yè)工程項目的3個(gè)主要生命周期階段能夠進(jìn)一步分為若干子階段，這些子階段又各自依級別分為多個(gè)活動(dòng)、子活動(dòng)和任務(wù)。如D是設計階段，D1是建筑、結構和系統設計子階段，D11是結構設計活動(dòng)，D1.1a是概念化子活動(dòng)，D1.1a.O1是建模任務(wù)(見(jiàn)表1)。
管理對象是指施工企業(yè)工程項目中的所有實(shí)體和概念(如資源、參與者、過(guò)程、產(chǎn)品、項目、外部環(huán)境)，重點(diǎn)是項目的施工對象，分為單項工程、單位工程、分部工程和分項工程4級。
1.2信息技術(shù)與信息化
信息技術(shù)是項目管理信息化的前提。信息技術(shù)的發(fā)展日新月異，從總體上，主要包括計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、通信技術(shù)、數據庫技術(shù)、多媒體技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和人工智能技術(shù)。信息化在信息技術(shù)的前提保證下，需要有信息資源、信息網(wǎng)絡(luò )、信息人員和政策法規一起實(shí)現。本文主要涉及的信息技術(shù)如下。
1)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)以信息共享、工作流一系列方式實(shí)現用戶(hù)的協(xié)同工作。使用網(wǎng)絡(luò )技術(shù)不僅便于項目層的管理人員之間共享信息，也便于企業(yè)層和項目層之間的協(xié)同工作。
2)數據庫技術(shù)數據庫包含幾何的、物理的、技術(shù)的一系列技術(shù)實(shí)體的特性和技術(shù)之間的關(guān)系。施工企業(yè)工程項目管理涉及大量數據如文檔和圖形等，因此，使用數據庫技術(shù)非常必要。
3)工作流技術(shù)工作流技術(shù)支持用戶(hù)基于實(shí)際情況定義和管理的工作流。在施工企業(yè)工程項目管理中存在許多比較固定的工作流，因此，使用工作流管理技術(shù)能夠加強管理效果，提高工作效率。
4)信息標準技術(shù)在施工企業(yè)工程項目管理信息化建設中，將存在大量的數據信息交換，為保證數據在不同系統中的理解性，數據信息必須符合一定的數據交換標準。
5)移動(dòng)設備技術(shù)移動(dòng)設備(如iPad)體積小、質(zhì)量輕，在工程項目中應用不僅易于攜帶，在與無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)與信息化項目管理系統結合的基礎上，也更有助于管理人員在項目現場(chǎng)的工作。
6)人工智能技術(shù)人工智能技術(shù)的主要內容是模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應用。在施工企業(yè)工程項目中應用人工智能技術(shù)有助于解決實(shí)際中的分析、預測和決策問(wèn)題。
2、信息化項目特點(diǎn)與管理任務(wù)
2.1信息化項目特點(diǎn)
信息化項目不僅存在傳統項目管理的特點(diǎn)，也存在如任務(wù)目標不易量化、任務(wù)需求變更頻繁一系列傳統項目管理不具有的特點(diǎn)。因此，傳統項目管理需要從以下幾個(gè)方面入手完善。
1)從信息化特有領(lǐng)域入手，增加知識管理、創(chuàng )新管理之類(lèi)傳統項目管理未涉及的內容。
2)鑒于信息化知識密集型的特點(diǎn)，重視管理中項目成員的結構、能力與穩定性。
3)充分考慮信息化對傳統項目管理的影響，如在管理能力方面。
2.2項目管理任務(wù)
傳統項目管理需要完成以下3個(gè)任務(wù)，逐步實(shí)現信息化。①數據與文件管理信息化在工程項目的全生命周期中實(shí)現全信息的數字化。主要應用數據庫技術(shù)與信息標準技術(shù)，建立全面規范的工程項目信息數據庫、數據倉庫與知識庫。②溝通交流信息化建立基于互聯(lián)網(wǎng)與網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的溝通交流平臺，使項目的參與者實(shí)現信息收發(fā)的數字化，方便遠程交流，并依托工程項目信息數據庫等數字資源，實(shí)現在線(xiàn)查詢(xún)、招標、訂貨等工作。③項目過(guò)程信息化項目管理是一個(gè)持續的過(guò)程，建立實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的工程項目管理系統，隨時(shí)隨需獲取全面系統的管理信息，將項目管理過(guò)程中的每一項內容都清晰地展現給管理者，以變化應對變化，與此同時(shí)，支持科學(xué)的預控，能夠在項目管理過(guò)程中預測下一步可能會(huì )出現的問(wèn)題，使各參與者及時(shí)修正或調整，保證項目的順利完成，主要涉及工作流技術(shù)、數據庫技術(shù)和人工智能技術(shù)。
3、項目管理信息化方法與模型
項目管理信息化的關(guān)鍵在于信息資源。施工企業(yè)工程項目的信息資源是不同參與者在同一生命周期階段內和不同生命周期階段之間的數據、信息和知識交互。主要包括:結構化數據(如數據庫)、半結構化數據(如電子表格等)、非結構化數據(如圖片)的轉換。轉換可能基于文件，或者基于服務(wù)器/客戶(hù)端間的推/拉機制。其中，不僅包括發(fā)送和接收“語(yǔ)義豐富的”對象，也包括發(fā)送和接收基于文件的信息。
信息資源的多樣性和在項目管理參與者之間轉換數據方法的多樣性分為以下兩類(lèi):①普通數據交換項目管理的參與者之間導出或導入的數據不是結構化的，也不能夠計算。如從3D對象中導出2D的CAD圖，就會(huì )導致空間數據和語(yǔ)義數據的丟失;②無(wú)縫數據交換項目管理的參與者之間導出和導入的數據是結構化的，能夠被識別和計算。無(wú)縫數據交換的主要特征是支持互操作。互操作性是指兩個(gè)或多個(gè)系統或組件之間交換信息和使用所交換信息的能力。主要包括專(zhuān)屬和標準兩種實(shí)現技術(shù)方式。
圖4中橫坐標是時(shí)間軸上的項目生命周期階段，縱坐標是空間軸上的項目參與者。數據資源在時(shí)間軸和空間軸上不斷發(fā)生。數據資源的兩種類(lèi)型實(shí)線(xiàn)橢圓表示無(wú)縫數據交換，虛線(xiàn)橢圓表示普通數據交換。隨著(zhù)項目管理信息化的不斷發(fā)展，信息資源的內容及類(lèi)型在時(shí)間軸和空間軸上不斷變化，初期信息資源之間主要是普通數據交換。根據變化的臨界特征，建立項目管理信息化方案。在方案實(shí)施之前，信息資源的發(fā)生與變化如圖4所示。項目管理信息化方案按照項目管理的各個(gè)參與方(AECO)需要逐步持續實(shí)現的步驟分為3個(gè)階段。每個(gè)階段進(jìn)一步分為若干步驟。階段和步驟之間的差別在于:階段之間是質(zhì)變的，步驟之間是漸變的。3個(gè)階段分別是基于對象的建模、基于模型的協(xié)作和基于網(wǎng)絡(luò )的整合(見(jiàn)圖5)。
施工企業(yè)工程項目的重要特點(diǎn)是不同參與者之間通過(guò)合同和安排等進(jìn)行溝通，以規避和降低風(fēng)險。在實(shí)施信息化建設之前，項目管理往往需要紙質(zhì)的或不規范、不完整的文件。項目信息(如規范、質(zhì)量、成本)一般情況較難從文件獲取，也不能從三維模型中派生，大多依賴(lài)于個(gè)人的主觀(guān)判斷。不同參與者之間的協(xié)作實(shí)踐沒(méi)有統一的規范。工作流是線(xiàn)性的、異步的。因此，在實(shí)施信息化建設之前，施工企業(yè)受到投入低和缺乏相互協(xié)作能力的困擾。
3.1基于對象的建模(見(jiàn)圖6)
建立模型是項目管理信息化建設的第一階段。在基于對象的建模階段，用戶(hù)在設計、建設或營(yíng)運階段建立各自獨立模型。參與者間傳輸和轉換的數據流主要包括組織模型、資源模型、活動(dòng)模型(管理活動(dòng)和施工活動(dòng))、產(chǎn)品模型和關(guān)系模型。
1)組織模型組織是項目啟動(dòng)首先需要確定的內容。工程項目組織因為不同的施工企業(yè)，甚至不同的工程項目而具有不同的構成。
2)資源模型按照建筑工程定額分類(lèi)，施工企業(yè)工程項目的資源分為周轉資源和消耗資源兩種。周轉資源主要包括機械設備和人力資源，其中，人力資源分為管理人員、管工和工人;消耗資源主要包括構件、原材料和混合材料，如混凝土。
3)活動(dòng)模型活動(dòng)有兩個(gè)方面:管理活動(dòng)和施工活動(dòng)。管理活動(dòng)主要包括針對資源的管理活動(dòng)、針對施工的管理活動(dòng)和針對產(chǎn)品的管理活動(dòng);施工活動(dòng)分為單項工程、單位工程、分部工程和分項工程，具體的如混凝土工程、鋼筋工程和模板工程。
4)產(chǎn)品模型產(chǎn)品由部件和組成部件的構件組成，其中，構件分為簡(jiǎn)單構件(主要包括墻、柱、梁、板、門(mén)、窗、面層)和復雜構件(主要包括房間、樓梯、陽(yáng)臺)。
5)關(guān)系模型關(guān)系模型表現了工程項目組織與有關(guān)的外部組織的關(guān)系，如與業(yè)主、供應商和分判商的關(guān)系。
在基于對象的建模階段的'協(xié)作實(shí)踐和實(shí)施信息化建設之前的協(xié)作實(shí)踐相似，不同參與者之間沒(méi)有重要的基于模型的相互交換。項目參與者之間的數據交換是單向的，通信是異步的和脫節的。盡管二者在很多業(yè)務(wù)方面是類(lèi)似的，但是，基于對象建模帶來(lái)的語(yǔ)義性質(zhì)促進(jìn)了對設計和建設問(wèn)題的更快速和更詳細的解析，促進(jìn)了對項目生命周期各個(gè)階段的“快速跟蹤”:一個(gè)工程項目仍在某個(gè)階段執行期間，通過(guò)設計和建設活動(dòng)重疊交叉進(jìn)行，從而節省時(shí)間。
基于對象的建模實(shí)現后，項目管理的參與者會(huì )認識到潛在的價(jià)值。在此基礎上，項目管理的參與者進(jìn)入下一步過(guò)程和策略的變革:基于模型的協(xié)作。
3.2基于模型的協(xié)作(見(jiàn)圖7)
在基于對象的建模階段各個(gè)參與者與有關(guān)資源形成一體化的專(zhuān)門(mén)模型，在基于模型的協(xié)作階段，參與者之間基于模型實(shí)現交互和協(xié)作。基于模型的協(xié)作既能夠發(fā)生在同一項目生命周期階段之內，也能夠發(fā)生在兩個(gè)項目生命周期階段之間。例如建筑模型和結構模型之間的交互是在設計階段內部，結構模型和鋼梁模型之間的交互是在設計和建設階段之間，建筑模型和設施維護模型之間的交互是在設計和營(yíng)運階段之間。需要指出的是，在這種基于模型的協(xié)作中，只有一個(gè)協(xié)作模型需要保存3D數據來(lái)達到不同參與者間的語(yǔ)義交互。例如在3D對象模型數據、規劃數據、成本估計數據之間的交互。這樣的交互為4D(時(shí)間)分析和5D(成本估計)分析提供了可能。
3.3基于網(wǎng)絡(luò )的整合(見(jiàn)圖8)
在基于網(wǎng)絡(luò )的整合階段，項目管理信息化通過(guò)協(xié)作的方式建立、共享和維護，貫穿整個(gè)項目生命周期。網(wǎng)絡(luò )化整合可以通過(guò)模型服務(wù)器、單一的或分布式數據庫、SaaS(softwareasaservice，軟件即服務(wù))技術(shù)來(lái)實(shí)現。
在網(wǎng)絡(luò )化整合中，模型成為跨領(lǐng)域的N維模型(N＞3)，從而允許在可視化設計和建設階段的復雜分析。在該階段，管理超越了語(yǔ)義屬性，而包括了業(yè)務(wù)智能、精準建設原則、綠色環(huán)保政策和全生命周期成本管理等信息。協(xié)作工作圍繞著(zhù)一個(gè)廣泛、統一和共享的“螺旋式的”循環(huán)進(jìn)行。
從過(guò)程角度看，模型和文件數據的同步交換帶來(lái)項目生命周期階段之間廣泛的重疊交叉，從而形成不分階段的一體化過(guò)程。
基于網(wǎng)絡(luò )的整合帶來(lái)了“并行建設”，即所有項目活動(dòng)是整合的(一體化的)，設計、建設和營(yíng)運的所有方面都是并行地被規劃的，從而在優(yōu)化建設能力、營(yíng)運能力和安全性的基礎上達到最大化目標功能價(jià)值的目的，實(shí)現項目管理的信息化。
4、結語(yǔ)
本文針對施工企業(yè)項目管理信息化建設，建立了項目管理信息化的方案與模型。模型既研究了有利于實(shí)現信息的項目管理模式，也總結了信息技術(shù)的應用，具有綜合性強和適用性廣的特點(diǎn)。
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