傳統(tǒng)的施工企業(yè)在全球化和信息化的趨勢下，面臨著國內(nèi)外市場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(yīng)用越來越多。
施工企業(yè)項目具有的多樣性、復(fù)雜性、分散性一系列特點決定了項目管理是一個綜合性強、適用性廣的復(fù)雜系統(tǒng)工程。因此，在項目管理中實現(xiàn)信息化，利用有效的計劃、組織、管理和監(jiān)控項目管理涉及的各個方面，能夠?qū)崿F(xiàn)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解與思路不同，效果也不同。美國策略顧問公司Hackett的一項調(diào)查結(jié)果顯示，只有37％的信息化項目在工期內(nèi)完成，42％的信息化項目在預(yù)算內(nèi)完成。在國內(nèi)，絕大多數(shù)施工企業(yè)的項目管理信息化建設(shè)仍然存在“信息孤島”現(xiàn)象，表現(xiàn)在信息化進程缺乏規(guī)劃、指導(dǎo)和約束；信息化建設(shè)人才儲備不足，整體人力資源水平有待提高；沒有統(tǒng)一的行業(yè)標準、編碼體系；忽視信息系統(tǒng)的實用性等方面。
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(jié)項目管理信息化的特點與任務(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題，論述了項目管理信息化的理論基礎(chǔ)，涉及了管理模式與信息技術(shù)兩個方面；其次，結(jié)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(jié)信息化項目的特點與任務(wù)；最后，在應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，提出項目管理信息化的方案和模型。如圖1所示。
圖1 項目管理信息化框架
1 管理模式及信息技術(shù)研究
1.1 管理模式
本文結(jié)合“5＋3”工程項目管理模式的特點，將施工企業(yè)項目的管理模式分為管理組織、管理活動與管理對象3個相對獨立的角度考察，與圖1的項目管理信息化框架類似，分別屬于空間中的3個不同維度。
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個不同維度。
1)過程維度過程是“工作活動在時間和空間中的一個特定序列，它有一個開始點，二個結(jié)束點，每個活動有定義清晰的輸入和輸出”。過程維度將設(shè)計、構(gòu)造、建設(shè)、制造、使用、管理和維護建筑對象的參與者組織起來。主要的參與者包括建筑設(shè)計師、結(jié)構(gòu)工程師、土木工程師、分包商、材料和設(shè)備管理人員、項目經(jīng)理、業(yè)主、材料和設(shè)備供應(yīng)商、工程監(jiān)理人員及政府監(jiān)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踐活動中的應(yīng)用”。技術(shù)維度將不同技術(shù)的參與者組織起來，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(yīng)用在建筑對象的設(shè)計、建設(shè)和營運方面的組織。
3)政策維度政策是“文檔化的準則或規(guī)則，用于指導(dǎo)決策制定”。主要參與者有相關(guān)政府機構(gòu)(如國土、規(guī)劃、環(huán)保部門)、監(jiān)管機構(gòu)、金融和保險機構(gòu)以及教育和研究機構(gòu)。政策維度的參與者不生產(chǎn)任何建筑產(chǎn)品，但負責(zé)化解風(fēng)險和解決沖突。美國項目管理協(xié)會(Project Management Institute，PMI)提出項目管理知識體系(project management bode of knowledge，PMBOK)，將項目的管理活動分為九大知識領(lǐng)域，如圖2所示。
圖2 項目管理九大領(lǐng)域
本文在PMBOK的基礎(chǔ)上，考慮施工企業(yè)工程項目的實際情況，增加安全與環(huán)境保護領(lǐng)域。在實際的管理活動中，每一項活動都要求包括PDCA循環(huán)，即計劃(plan)、實施(do)、檢查(check)和處理(action)，并應(yīng)信息化的要求，包括程序化操作和非程序化操作。
由于項目實施存在一定的不確定性，因此，項目管理中會將一個項目分解為若干個階段，每一個階段都有一定的要求作為繼續(xù)下一個階段的標志，稱為里程碑。
項目的生命周期由項目的各個階段構(gòu)成，一般分為4個階段：概念階段、發(fā)展階段、實施階段和結(jié)束階段，如圖3所示。
圖3 項目管理生命周期
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(shè)計階段(design)、建設(shè)階段(construction)和營運階段(operation)；軟件研發(fā)項目分為需求分析階段、系統(tǒng)設(shè)計階段、系統(tǒng)開發(fā)階段、系統(tǒng)測試階段和使用維護階段。施工企業(yè)工程項目的3個主要生命周期階段能夠進一步分為若干子階段，這些子階段又各自依級別分為多個活動、子活動和任務(wù)。如D是設(shè)計階段，D1是建筑、結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)設(shè)計子階段，D11是結(jié)構(gòu)設(shè)計活動，D1.1a是概念化子活動，D1.1a.01是建模任務(wù)(見表1)。
表1 項目管理生命周期階段和子階段
管理對象是指施工企業(yè)工程項目中的所有實體和概念(如資源、參與者、過程、產(chǎn)品、項目、外部環(huán)境)，重點是項目的施工對象，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(shù)據(jù)庫技術(shù)、多媒體技術(shù)、微電子技術(shù)、自動化技術(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(guī)一起實現(xiàn)。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現(xiàn)用戶的協(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(shù)據(jù)庫技術(shù)數(shù)據(jù)庫包含幾何的、物理的、技術(shù)的一系列技術(shù)實體的特性和技術(shù)之間的關(guān)系。施工企業(yè)工程項目管理涉及大量數(shù)據(jù)如文檔和圖形等，因此，使用數(shù)據(jù)庫技術(shù)非常必要。
3)工作流技術(shù)工作流技術(shù)支持用戶基于實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(shè)中，將存在大量的數(shù)據(jù)信息交換，為保證數(shù)據(jù)在不同系統(tǒng)中的理解性，數(shù)據(jù)信息必須符合一定的數(shù)據(jù)交換標準。
5)移動設(shè)備技術(shù)移動設(shè)備(如iPad)體積小、質(zhì)量輕，在工程項目中應(yīng)用不僅易于攜帶，在與無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與信息化項目管理系統(tǒng)結(jié)合的基礎(chǔ)上，也更有助于管理人員在項目現(xiàn)場的工作。
6)人工智能技術(shù)人工智能技術(shù)的主要內(nèi)容是模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用。在施工企業(yè)工程項目中應(yīng)用人工智能技術(shù)有助于解決實際中的分析、預(yù)測和決策問題。
2 信息化項目特點與管理任務(wù)
2.1 信息化項目特點
信息化項目不僅存在傳統(tǒng)項目管理的特點，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(tǒng)項目管理不具有的特點。因此，傳統(tǒng)項目管理需要從以下幾個方面入手完善。
1)從信息化特有領(lǐng)域入手，增加知識管理、創(chuàng)新管理之類傳統(tǒng)項目管理未涉及的內(nèi)容。
2)鑒于信息化知識密集型的特點，重視管理中項目成員的結(jié)構(gòu)、能力與穩(wěn)定性。
3)充分考慮信息化對傳統(tǒng)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(tǒng)項目管理需要完成以下3個任務(wù)，逐步實現(xiàn)信息化。①數(shù)據(jù)與文件管理信息化在工程項目的全生命周期中實現(xiàn)全信息的數(shù)字化。主要應(yīng)用數(shù)據(jù)庫技術(shù)與信息標準技術(shù)，建立全面規(guī)范的工程項目信息數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)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，使項目的參與者實現(xiàn)信息收發(fā)的數(shù)字化，方便遠程交流，并依托工程項目信息數(shù)據(jù)庫等數(shù)字資源，實現(xiàn)在線查詢、招標、訂貨等工作。③項目過程信息化項目管理是一個持續(xù)的過程，建立實時動態(tài)的工程項目管理系統(tǒng)，隨時隨需獲取全面系統(tǒng)的管理信息，將項目管理過程中的每一項內(nèi)容都清晰地展現(xiàn)給管理者，以變化應(yīng)對變化，與此同時，支持科學(xué)的預(yù)控，能夠在項目管理過程中預(yù)測下一步可能會出現(xiàn)的問題，使各參與者及時修正或調(diào)整，保證項目的順利完成，主要涉及工作流技術(shù)、數(shù)據(jù)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(nèi)和不同生命周期階段之間的數(shù)據(jù)、信息和知識交互。主要包括：結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)(如數(shù)據(jù)庫)、半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)(如電子表格等)、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)(如圖片)的轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換可能基于文件，或者基于服務(wù)器/客戶端間的推/拉機制。其中，不僅包括發(fā)送和接收“語義豐富的”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(zhuǎn)換數(shù)據(jù)方法的多樣性分為以下兩類：①普通數(shù)據(jù)交換項目管理的參與者之間導(dǎo)出或?qū)氲臄?shù)據(jù)不是結(jié)構(gòu)化的，也不能夠計算。如從3D對象中導(dǎo)出2D的CAD圖，就會導(dǎo)致空間數(shù)據(jù)和語義數(shù)據(jù)的丟失；②無縫數(shù)據(jù)交換項目管理的參與者之間導(dǎo)出和導(dǎo)入的數(shù)據(jù)是結(jié)構(gòu)化的，能夠被識別和計算。無縫數(shù)據(jù)交換的主要特征是支持互操作。互操作性是指兩個或多個系統(tǒng)或組件之間交換信息和使用所交換信息的能力。主要包括專屬和標準兩種實現(xiàn)技術(shù)方式。
圖4中橫坐標是時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(shù)據(jù)資源在時間軸和空間軸上不斷發(fā)生。數(shù)據(jù)資源的兩種類型實線橢圓表示無縫數(shù)據(jù)交換，虛線橢圓表示普通數(shù)據(jù)交換。隨著項目管理信息化的不斷發(fā)展，信息資源的內(nèi)容及類型在時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(shù)據(jù)交換。根據(jù)變化的臨界特征，建立項目管理信息化方案。在方案實施之前，信息資源的發(fā)生與變化如圖4所示。
圖4 信息資源的發(fā)生與變化
項目管理信息化方案按照項目管理的各個參與方(AECO)需要逐步持續(xù)實現(xiàn)的步驟分為3個階段。每個階段進一步分為若干步驟。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(見圖5)。
圖5 項目管理信息化的階段
施工企業(yè)工程項目的重要特點是不同參與者之間通過合同和安排等進行溝通，以規(guī)避和降低風(fēng)險。在實施信息化建設(shè)之前，項目管理往往需要紙質(zhì)的或不規(guī)范、不完整的文件。項目信息(如規(guī)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，大多依賴于個人的主觀判斷。不同參與者之間的協(xié)作實踐沒有統(tǒng)一的規(guī)范。工作流是線性的、異步的。因此，在實施信息化建設(shè)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(見圖6)
建立模型是項目管理信息化建設(shè)的第一階段。在基于對象的建模階段，用戶在設(shè)計、建設(shè)或營運階段建立各自獨立模型。參與者間傳輸和轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)流主要包括組織模型、資源模型、活動模型(管理活動和施工活動)、產(chǎn)品模型和關(guān)系模型。
圖6 基于對象的建模
1)組織模型組織是項目啟動首先需要確定的內(nèi)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(gòu)成。
2)資源模型按照建筑工程定額分類，施工企業(yè)工程項目的資源分為周轉(zhuǎn)資源和消耗資源兩種。周轉(zhuǎn)資源主要包括機械設(shè)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(gòu)件、原材料和混合材料，如混凝土。
3)活動模型活動有兩個方面：管理活動和施工活動。管理活動主要包括針對資源的管理活動、針對施工的管理活動和針對產(chǎn)品的管理活動；施工活動分為單項工程、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(gòu)件組成，其中，構(gòu)件分為簡單構(gòu)件(主要包括墻、柱、梁、板、門、窗、面層)和復(fù)雜構(gòu)件(主要包括房間、樓梯、陽臺)。
5)關(guān)系模型關(guān)系模型表現(xiàn)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(yīng)商和分判商的關(guān)系。
在基于對象的建模階段的協(xié)作實踐和實施信息化建設(shè)之前的協(xié)作實踐相似，不同參與者之間沒有重要的基于模型的相互交換。項目參與者之間的數(shù)據(jù)交換是單向的，通信是異步的和脫節(jié)的。盡管二者在很多業(yè)務(wù)方面是類似的，但是，基于對象建模帶來的語義性質(zhì)促進了對設(shè)計和建設(shè)問題的更快速和更詳細的解析，促進了對項目生命周期各個階段的“快速跟蹤”：一個工程項目仍在某個階段執(zhí)行期間，通過設(shè)計和建設(shè)活動重疊交叉進行，從而節(jié)省時間。
基于對象的建模實現(xiàn)后，項目管理的參與者會認識到潛在的價值。在此基礎(chǔ)上，項目管理的參與者進入下一步過程和策略的變革：基于模型的協(xié)作。
3.2 基于模型的協(xié)作(見圖7)
在基于對象的建模階段各個參與者與有關(guān)資源形成一體化的專門模型，在基于模型的協(xié)作階段，參與者之間基于模型實現(xiàn)交互和協(xié)作。
圖7 基于模型的協(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(nèi)，也能夠發(fā)生在兩個項目生命周期階段之間。例如建筑模型和結(jié)構(gòu)模型之間的交互是在設(shè)計階段內(nèi)部，結(jié)構(gòu)模型和鋼梁模型之間的交互是在設(shè)計和建設(shè)階段之間，建筑模型和設(shè)施維護模型之間的交互是在設(shè)計和營運階段之間。需要指出的是，在這種基于模型的協(xié)作中，只有一個協(xié)作模型需要保存3D數(shù)據(jù)來達到不同參與者間的語義交互。例如在3D對象模型數(shù)據(jù)、規(guī)劃數(shù)據(jù)、成本估計數(shù)據(jù)之間的交互。這樣的交互為4D(時間)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(見圖8)
圖8 基于網(wǎng)絡(luò)的整合
在基于網(wǎng)絡(luò)的整合階段，項目管理信息化通過協(xié)作的方式建立、共享和維護，貫穿整個項目生命周期。網(wǎng)絡(luò)化整合可以通過模型服務(wù)器、單一的或分布式數(shù)據(jù)庫、SaaS(software as a service，軟件即服務(wù))技術(shù)來實現(xiàn)。
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(shè)計和建設(shè)階段的復(fù)雜分析。在該階段，管理超越了語義屬性，而包括了業(yè)務(wù)智能、精準建設(shè)原則、綠色環(huán)保政策和全生命周期成本管理等信息。協(xié)作工作圍繞著一個廣泛、統(tǒng)一和共享的“螺旋式的”循環(huán)進行。
從過程角度看，模型和文件數(shù)據(jù)的同步交換帶來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程。
基于網(wǎng)絡(luò)的整合帶來了“并行建設(shè)”，即所有項目活動是整合的(一體化的)，設(shè)計、建設(shè)和營運的所有方面都是并行地被規(guī)劃的，從而在優(yōu)化建設(shè)能力、營運能力和安全性的基礎(chǔ)上達到最大化目標功能價值的目的，實現(xiàn)項目管理的信息化。
4 結(jié)語
本文針對施工企業(yè)項目管理信息化建設(shè)，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現(xiàn)信息的項目管理模式，也總結(jié)了信息技術(shù)的應(yīng)用，具有綜合性強和適用性廣的特點。
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本文標題：項目管理信息化框架和模型研究
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