項目管理信息化框架和模型研究的論文
傳統的施工企業在全球化和信息化的趨勢下，面臨著國內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，信息技術的研究與應用越來越多。
施工企業項目具有的多樣性、復雜性、分散性一系列特點決定了項目管理是一個綜合性強、適用性廣的復雜系統工程。因此，在項目管理中實現信息化，利用有效的計劃、組織、管理和監控項目管理涉及的各個方面，能夠實現以較少的投入獲得較優的效果，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;沒有統一的行業標準、編碼體系;忽視信息系統的實用性等方面。
為使施工企業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與任務，以期建立相關的方案和模型。首先，針對施工企業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，涉及了管理模式與信息技術兩個方面;其次，結合施工企業工程項目的生命周期與項目管理的領域，分析與總結信息化項目的特點與任務;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，將施工企業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，一個結束點，每個活動有定義清晰的輸入和輸出”。過程維度將設計、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。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、項目經理、業主、材料和設備供應商、工程監理人員及政府監管人員。
2)技術維度技術是“科學知識在具有明確目的的實踐活動中的應用”。技術維度將不同技術的參與者組織起來，共同提高項目效率、生產能力和盈利能力。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”。主要參與者有相關政府機構(如國土、規劃、環保部門)、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任何建筑產品，但負責化解風險和解決沖突。
美國項目管理協會(ProjectManagementInstitute，PMI)提出項目管理知識體系(projectmanagementbodeofknowledge，PMBOK)，將項目的管理活動分為九大知識領域，如圖2所示。
本文在PMBOK的基礎上，考慮施工企業工程項目的實際情況，增加安全與環境保護領域。在實際的管理活動中，每一項活動都要求包括PDCA循環，即計劃(plan)、實施(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成，一般分為4個階段:概念階段、發展階段、實施階段和結束階段，如圖3所示。
具體情況與項目的領域有關，如施工企業工程項目分為設計階段(design)、建設階段(construction)和營運階段(operation);軟件研發項目分為需求分析階段、系統設計階段、系統開發階段、系統測試階段和使用維護階段。施工企業工程項目的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。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，D1.1a是概念化子活動，D1.1a.O1是建模任務(見表1)。
管理對象是指施工企業工程項目中的所有實體和概念(如資源、參與者、過程、產品、項目、外部環境)，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信息技術與信息化
信息技術是項目管理信息化的前提。信息技術的發展日新月異，從總體上，主要包括計算機技術、網絡技術、通信技術、數據庫技術、多媒體技術、微電子技術、自動化技術和人工智能技術。信息化在信息技術的前提保證下，需要有信息資源、信息網絡、信息人員和政策法規一起實現。本文主要涉及的信息技術如下。
1)網絡技術網絡技術以信息共享、工作流一系列方式實現用戶的協同工作。使用網絡技術不僅便于項目層的管理人員之間共享信息，也便于企業層和項目層之間的協同工作。
2)數據庫技術數據庫包含幾何的、物理的、技術的一系列技術實體的特性和技術之間的關系。施工企業工程項目管理涉及大量數據如文檔和圖形等，因此，使用數據庫技術非常必要。
3)工作流技術工作流技術支持用戶基于實際情況定義和管理的工作流。在施工企業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能夠加強管理效果，提高工作效率。
4)信息標準技術在施工企業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)移動設備技術移動設備(如iPad)體積小、質量輕，在工程項目中應用不僅易于攜帶，在與無線網絡技術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的工作。
6)人工智能技術人工智能技術的主要內容是模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用。在施工企業工程項目中應用人工智能技術有助于解決實際中的分析、預測和決策問題。
2、信息化項目特點與管理任務
2.1信息化項目特點
信息化項目不僅存在傳統項目管理的特點，也存在如任務目標不易量化、任務需求變更頻繁一系列傳統項目管理不具有的特點。因此，傳統項目管理需要從以下幾個方面入手完善。
1)從信息化特有領域入手，增加知識管理、創新管理之類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，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
傳統項目管理需要完成以下3個任務，逐步實現信息化。①數據與文件管理信息化在工程項目的全生命周期中實現全信息的數字化。主要應用數據庫技術與信息標準技術，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網與網絡技術的溝通交流平臺，使項目的參與者實現信息收發的數字化，方便遠程交流，并依托工程項目信息數據庫等數字資源，實現在線查詢、招標、訂貨等工作。③項目過程信息化項目管理是一個持續的過程，建立實時動態的工程項目管理系統，隨時隨需獲取全面系統的管理信息，將項目管理過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，支持科學的預控，能夠在項目管理過程中預測下一步可能會出現的問題，使各參與者及時修正或調整，保證項目的順利完成，主要涉及工作流技術、數據庫技術和人工智能技術。
3、項目管理信息化方法與模型
項目管理信息化的關鍵在于信息資源。施工企業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，或者基于服務器/客戶端間的推/拉機制。其中，不僅包括發送和接收“語義豐富的”對象，也包括發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: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，就會導致空間數據和語義數據的丟失;②無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。無縫數據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技術方式。
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。數據資源在時間軸和空間軸上不斷發生。數據資源的兩種類型實線橢圓表示無縫數據交換，虛線橢圓表示普通數據交換。隨著項目管理信息化的不斷發展，信息資源的內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。在方案實施之前，信息資源的發生與變化如圖4所示。項目管理信息化方案按照項目管理的各個參與方(AECO)需要逐步持續實現的步驟分為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、基于模型的協作和基于網絡的整合(見圖5)。
施工企業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，以規避和降低風險。在實施信息化建設之前，項目管理往往需要紙質的或不規范、不完整的文件。項目信息(如規范、質量、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作實踐沒有統一的規范。工作流是線性的、異步的。因此，在實施信息化建設之前，施工企業受到投入低和缺乏相互協作能力的困擾。
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的第一階段。在基于對象的建模階段，用戶在設計、建設或營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、活動模型(管理活動和施工活動)、產品模型和關系模型。
1)組織模型組織是項目啟動首先需要確定的內容。工程項目組織因為不同的施工企業，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，施工企業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)產品模型產品由部件和組成部件的構件組成，其中，構件分為簡單構件(主要包括墻、柱、梁、板、門、窗、面層)和復雜構件(主要包括房間、樓梯、陽臺)。
5)關系模型關系模型表現了工程項目組織與有關的外部組織的關系，如與業主、供應商和分判商的關系。
在基于對象的建模階段的'協作實踐和實施信息化建設之前的協作實踐相似，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。盡管二者在很多業務方面是類似的，但是，基于對象建模帶來的語義性質促進了對設計和建設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行期間，通過設計和建設活動重疊交叉進行，從而節省時間。
基于對象的建模實現后，項目管理的參與者會認識到潛在的價值。在此基礎上，項目管理的參與者進入下一步過程和策略的變革:基于模型的協作。
3.2基于模型的協作(見圖7)
在基于對象的建模階段各個參與者與有關資源形成一體化的專門模型，在基于模型的協作階段，參與者之間基于模型實現交互和協作。基于模型的協作既能夠發生在同一項目生命周期階段之內，也能夠發生在兩個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運階段之間。需要指出的是，在這種基于模型的協作中，只有一個協作模型需要保存3D數據來達到不同參與者間的語義交互。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(時間)分析和5D(成本估計)分析提供了可能。
3.3基于網絡的整合(見圖8)
在基于網絡的整合階段，項目管理信息化通過協作的方式建立、共享和維護，貫穿整個項目生命周期。網絡化整合可以通過模型服務器、單一的或分布式數據庫、SaaS(softwareasaservice，軟件即服務)技術來實現。
在網絡化整合中，模型成為跨領域的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，管理超越了語義屬性，而包括了業務智能、精準建設原則、綠色環保政策和全生命周期成本管理等信息。協作工作圍繞著一個廣泛、統一和共享的“螺旋式的”循環進行。
從過程角度看，模型和文件數據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。
基于網絡的整合帶來了“并行建設”，即所有項目活動是整合的(一體化的)，設計、建設和營運的所有方面都是并行地被規劃的，從而在優化建設能力、營運能力和安全性的基礎上達到最大化目標功能價值的目的，實現項目管理的信息化。
4、結語
本文針對施工企業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現信息的項目管理模式，也總結了信息技術的應用，具有綜合性強和適用性廣的特點。
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