基于主題數(shù)據(jù)庫的科研項目管理系統(tǒng)研究與開發(fā)

趙昭

西南交通大學(xué)軟件學(xué)院 重慶 610031

1 引言

隨著計算機應(yīng)用水平的提高和科研管理的規(guī)范化和制度化，必然帶來科研院所組織結(jié)構(gòu)和管理方式的轉(zhuǎn)變，這對各方面的工作也提出更高的要求。通過信息化手段，全面支持業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)，加強科研院所的研究能力，提升科研管理和綜合業(yè)務(wù)管理水平和效率的要求已日趨緊迫。

科研項目管理系統(tǒng)服務(wù)于科研院所。科研項目管理系統(tǒng)是一個科研院所、高校研究所等內(nèi)部管理的核心部分，包括項目綜合管理、范圍管理、質(zhì)量管理、成本管理、資源管理、時間管理、溝通管理、風(fēng)險管理和采購管理等多項信息管理職能。通過該科研項目管理系統(tǒng)，能夠提高科研管理水平，加強科研課題的規(guī)范管理，以及為長期發(fā)展戰(zhàn)略的制定提供決策支持[1]。

1.1 科研項目管理現(xiàn)狀

科研院所的科研項目，由于其項目自身的特點及國有企業(yè)傳統(tǒng)的管理模式等因素，使得項目的難度增大，管理復(fù)雜化，從而反映出計劃不嚴密、計劃控制不力、信息不暢等問題。

1）計劃不嚴密。科研項目的計劃通常講“后墻不倒”，從而造成計劃與企業(yè)技術(shù)和能力基礎(chǔ)相脫離，計劃一拖再拖。其主要原因在于：一是感性決策代替理性決策；二是對計劃缺少可行性分析；三是計劃缺少嚴謹性[2]。

2）控制手段乏力。對計劃管理一般都沒有必要的控制點，沒有通過專家評審等手段監(jiān)控目標(biāo)、技術(shù)、措施及執(zhí)行情況，以便決定是否繼續(xù)進行，采取改進和補救措施。對事前控制不重視，缺乏必要的理性分析和研究。事后控制實質(zhì)上是事后處理。

3）信息傳遞不暢。由于在信息管理上沒有認真地規(guī)劃和協(xié)調(diào)，造成信息平臺不統(tǒng)一、信息傳遞環(huán)節(jié)多以及速度慢等諸多問題，導(dǎo)致信息傳遞不暢。

4）信息孤島。目前，多數(shù)科研項目管理系統(tǒng)由多個系統(tǒng)組成，各系統(tǒng)彼此獨立，形成所謂的信息孤島。在企業(yè)系統(tǒng)視圖中，這些應(yīng)用是獨立的、垂直的，很像“煙囪”，故也稱煙囪式應(yīng)用系統(tǒng)[3]。煙囪式應(yīng)用系統(tǒng)導(dǎo)致如下問題出現(xiàn)：①信息不能共享，由于彼此孤立，所以無法共享信息；②信息冗余，由于無法共享信息，為滿足各應(yīng)用系統(tǒng)的運行，必須在各個系統(tǒng)中重復(fù)建立許多基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，造成冗余；③數(shù)據(jù)不一致，由于在多個系統(tǒng)維護同一信息，如人員信息，無法做到“一處輸入、多處使用”，必然導(dǎo)致數(shù)據(jù)的不一致。

1.2 項目管理軟件國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

綜觀國內(nèi)外項目管理軟件，總體而言還存在一些問題[4]。1）沒有解決進度控制、質(zhì)量控制、投資控制以及合同管理的信息集成問題。2）缺少自主研發(fā)的、與國際慣例接軌的、適合我國國情的工程項目管理信息系統(tǒng)。3）國內(nèi)大多數(shù)工程項目管理信息系統(tǒng)是由單純軟件公司研制和開發(fā)的，這些軟件公司對大型工程項目的管理沒有整體的概念，更提不出一整套的大型工程項目信息管理的模式和解決方案。因此，最好的研究和開發(fā)模式是產(chǎn)學(xué)研多單位聯(lián)合完成。4）國內(nèi)原有相關(guān)軟件都是針對某一工程項目特定的工作流程定制的，因此數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和開發(fā)環(huán)境等極端地不一致，造成信息和數(shù)據(jù)交換極不方便，形成非常明顯的信息孤島現(xiàn)象。

2 建設(shè)目標(biāo)、原則及意義

2.1 建設(shè)目標(biāo)

本項目的建設(shè)目標(biāo)：1）以項目管理信息系統(tǒng)為業(yè)務(wù)主線，以計劃為驅(qū)動，集成PDM、軟件工程化、客戶關(guān)系管理系統(tǒng)（CRM）、財務(wù)、人事、物資、生產(chǎn)管理系統(tǒng)項目相關(guān)信息，建設(shè)項目綜合信息平臺；2）按照現(xiàn)代項目管理體系的思想，以流程為核心，打造項目精細化、流程化、可視化、智能化管理信息平臺，實現(xiàn)從項目立項、研制、生產(chǎn)、交付到售后服務(wù)的全生命周期管理，使項目的各個參與方能夠協(xié)同配合，以達到提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的目的；3）將質(zhì)量管理工作落實到每個項目的日常計劃中。

2.2 將主題數(shù)據(jù)庫應(yīng)用到科研項目管理系統(tǒng)的意義

1）主題數(shù)據(jù)庫的基本特征。①面向業(yè)務(wù)主題（不是面向單證報表）。主題數(shù)據(jù)庫是面向業(yè)務(wù)主題的數(shù)據(jù)組織存儲，這些主題數(shù)據(jù)庫與企業(yè)管理中要解決的主要問題相關(guān)聯(lián)，而不是與通常的計算機應(yīng)用項目相關(guān)聯(lián)[5]。②信息共享（不是信息私有或部門所有）。主題數(shù)據(jù)庫是對各個應(yīng)用系統(tǒng)“自建自用”的數(shù)據(jù)庫的徹底否定，強調(diào)建立各個應(yīng)用系統(tǒng)“共建共用”的共享數(shù)據(jù)庫。不同的應(yīng)用系統(tǒng)的計算機程序調(diào)用這些主題數(shù)據(jù)庫。③一次一處輸入系統(tǒng)（不是多次多處輸入系統(tǒng)）。主題數(shù)據(jù)庫要求調(diào)研分析企業(yè)各經(jīng)營管理層次上的數(shù)據(jù)源，強調(diào)數(shù)據(jù)的就地采集，就地處理、使用和存儲，以及必要的傳輸、匯總和集中存儲。同一數(shù)據(jù)必須一次、一處進入系統(tǒng)，保證其準(zhǔn)確性、及時性和完整性，經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)——計算機——數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，可以多次、多處使用。

2）主題數(shù)據(jù)庫的優(yōu)點[6]。①數(shù)據(jù)庫的數(shù)量很少（僅為應(yīng)用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的幾百分之一）；②數(shù)據(jù)庫的數(shù)量隨應(yīng)用項目的增加而增加的速度緩慢，當(dāng)應(yīng)用項目相當(dāng)多時，其數(shù)量不再增加；③數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)在應(yīng)用系統(tǒng)發(fā)生變化時不需要修改，僅需修改數(shù)據(jù)元素庫的代碼。

由此可見，將主題數(shù)據(jù)庫應(yīng)用到科研項目管理業(yè)務(wù)系統(tǒng)中，消除了數(shù)據(jù)冗余，確保了數(shù)據(jù)的唯一性，做到了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確、及時、全面，增強平臺的可擴展性。在實際應(yīng)用上，可以極大地提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，同時在一定程度上提升科研管理和綜合業(yè)務(wù)管理水平和效率。

3 系統(tǒng)需求分析

3.1 功能需求

本項目針對某電子研究所為研究對象，對科研項目管理系統(tǒng)的需求進行調(diào)研。本項目管理系統(tǒng)的功能需求分為3個層面——所級、項目級和作業(yè)級，其中所級包括對全所項目的統(tǒng)一管理功能，項目級是針對特定項目的全生命全要素的管理功能，作業(yè)級是針對項目的各個環(huán)節(jié)提供與特定領(lǐng)域和專業(yè)相關(guān)的管理功能。本項目的建設(shè)范圍包括前兩個層面，作業(yè)級的需求功能由各個作業(yè)系統(tǒng)完成。其中所級功能包括門戶、個人工作臺、立項管理、計劃管理、質(zhì)量管理、經(jīng)濟管理等10個功能模塊；項目級功能包括綜合管理、計劃管理、范圍管理、質(zhì)量管理、采購管理、人員管理等12個功能模塊。

3.2 接口需求

1）外部接口需求。根據(jù)該研究所企業(yè)信息化總體規(guī)劃和建設(shè)目標(biāo)中以項目管理信息系統(tǒng)為業(yè)務(wù)主線，以計劃為驅(qū)動，集成PDM、軟件工程化、CRM、財務(wù)、人事、物資、生產(chǎn)管理系統(tǒng)項目相關(guān)信息，建設(shè)項目綜合信息平臺的要求，項目管理系統(tǒng)將通過企業(yè)數(shù)據(jù)總線，按照企業(yè)編碼規(guī)范，集成各作業(yè)層面的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，具體需要集成的業(yè)務(wù)系統(tǒng)和集成信息包括以下幾點。

①CRM系統(tǒng)。輸入信息：合同信息、客戶信息、開工令。輸出信息：針對合同里程碑節(jié)點。

②PDM系統(tǒng)。輸入信息：產(chǎn)品整件信息、文件信息、基線信息、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)BOM。輸出信息：任務(wù)書、項目團隊、項目信息、項目創(chuàng)建請求。

③軟件工程化平臺。輸入信息：軟件配置信息、軟件文檔信息、基線信息、軟件變更、發(fā)布信息等。輸出信息：軟件計劃、項目團隊、項目創(chuàng)建請求、項目信息。

④財務(wù)系統(tǒng)。輸入信息：經(jīng)費到款信息、項目經(jīng)費開支情況。輸出信息：項目信息、撥款請求。

⑤人事系統(tǒng)。輸入信息：人員信息、部門信息、專家?guī)烊藛T清單。輸出信息：人員參與項目情況、項目成果。

⑥物資系統(tǒng)。輸入信息：庫存信息、采購計劃及執(zhí)行情況、物資齊套信息、入所復(fù)檢信息。輸出信息：計劃要求、采購要求。

⑦生產(chǎn)制造系統(tǒng)。輸入信息：生產(chǎn)計劃及執(zhí)行情況、產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)包。輸出信息：計劃要求、生產(chǎn)要求。

2）內(nèi)部接口需求。項目管理系統(tǒng)主要的內(nèi)部接口包括項目管理、產(chǎn)品庫管理、售后服務(wù)管理3個系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換，主要包括3個方面。

①項目管理系統(tǒng)與產(chǎn)品庫管理系統(tǒng)：項目創(chuàng)建時，產(chǎn)品庫中創(chuàng)建相應(yīng)的產(chǎn)品信息記錄；產(chǎn)品入庫時，由項目管理及其他相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供產(chǎn)品質(zhì)量包，導(dǎo)入到產(chǎn)品庫中。

②項目管理系統(tǒng)與售后服務(wù)管理系統(tǒng)：售后服務(wù)項目信息；售后服務(wù)系統(tǒng)為項目管理系統(tǒng)提供各種過程信息。

③產(chǎn)品庫管理系統(tǒng)與售后服務(wù)管理系統(tǒng)：用戶信息同步；故障維修信息。

3.3 適應(yīng)性需求

項目管理系統(tǒng)應(yīng)具有5個方面的適應(yīng)能力：組織機構(gòu)變化的適應(yīng)能力；人員角色調(diào)整的適應(yīng)能力；管理流程變化的適應(yīng)能力；業(yè)務(wù)表單和報表變化的適應(yīng)能力；資源變化調(diào)整的適應(yīng)能力。

3.4 集成擴展需求

科研項目管理系統(tǒng)基于SOA設(shè)計架構(gòu)，通過ESB中間件和其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)進行集成。

4 系統(tǒng)總體架構(gòu)

4.1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

根據(jù)調(diào)研了解的需求和項目實施思路，規(guī)劃該研究所項目管理信息系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。

系統(tǒng)總體上可以分為所級管理層、項目級管理層、應(yīng)用層、公共組件層（接口）、數(shù)據(jù)層5個層面。

1）業(yè)務(wù)邏輯層。①所級項目管理層。從所級項目管理的層次縱覽全所開展的各項目情況。各管理角色根據(jù)各自的權(quán)限可以看到不同范圍和層次的項目信息，通過個人工作臺（視圖）的形式進行展示。②項目管理層。項目管理層功能落實到具體的項目，把項目管理分解成幾個管理要素，如范圍、計劃、經(jīng)費、質(zhì)量、風(fēng)險、采購、溝通等，分別從這幾個方面進行項目信息的展示、業(yè)務(wù)流程處理。項目管理以項目的進度為主線，以甘特圖的形式進行展示，從項目進展路線的各節(jié)點引申出其他各管理要素。

2）應(yīng)用層。應(yīng)用層提供給系統(tǒng)管理人員、業(yè)務(wù)管理人員進行系統(tǒng)基礎(chǔ)參數(shù)設(shè)置、流程定制、報表定制、系統(tǒng)監(jiān)控、權(quán)限控制等功能。

3）數(shù)據(jù)層。數(shù)據(jù)層把數(shù)據(jù)分成業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)2種類型。業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)保存項目管理系統(tǒng)產(chǎn)生的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，元數(shù)據(jù)根據(jù)主題數(shù)據(jù)庫的規(guī)劃保存系統(tǒng)級別的定制信息、參數(shù)信息等。

系統(tǒng)技術(shù)平臺采用J2EE技術(shù)規(guī)范，基礎(chǔ)平臺基于B/S架構(gòu)開發(fā)。系統(tǒng)平臺一方面作為上述功能模塊的基礎(chǔ)運行平臺，為系統(tǒng)的正常運行提供保障、支持。另一方面，通過強大的系統(tǒng)平臺，支持企業(yè)業(yè)務(wù)流程變更、統(tǒng)計報表變更的快速二次開發(fā)，以滿足企業(yè)將來業(yè)務(wù)變更的需求。

4.2 系統(tǒng)技術(shù)框架

項目管理系統(tǒng)是符合J2EE規(guī)范的應(yīng)用系統(tǒng)，采用三層軟件結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)庫層采用Oracle數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，提供業(yè)界公認最穩(wěn)定、快速、健壯的DBMS。中間層采用Spring＋Hibernet的結(jié)構(gòu)。Hibernet框架提供O/R服務(wù)，通過把數(shù)據(jù)映射成對象，提供數(shù)據(jù)訪問的面向?qū)ο缶幊虣C制，充分體現(xiàn)面向?qū)ο缶幊痰膬?yōu)勢。使用Hibernet框架作為數(shù)據(jù)持久層，實現(xiàn)數(shù)據(jù)域和底層數(shù)據(jù)庫解耦，提供高速數(shù)據(jù)緩沖、數(shù)據(jù)庫連接池服務(wù)[7]。Spring框架提供先進的IOC（控制反轉(zhuǎn)）和AOP（面向界面）編程機制，通過對象生成的可配置，最大限度地符合系統(tǒng)實現(xiàn)的開—閉原則（對擴展開放、對修改關(guān)閉）；在框架內(nèi)部實現(xiàn)輕量級的容器管理事務(wù)控制、消息服務(wù)、安全服務(wù)[8]。表現(xiàn)層采用ExtJs技術(shù)，利用ExtJs提供的頁面組件，為用戶提供友好的操作界面。

4.3 系統(tǒng)技術(shù)特點

1）可擴充的體系結(jié)構(gòu)。項目管理系統(tǒng)采用符合J2EE規(guī)范系統(tǒng)進行架構(gòu)，采用Spring來源框架作為業(yè)務(wù)邏輯組件的運行環(huán)境。充分利用IOC和AOP技術(shù)，進行邏輯組件的解耦、動態(tài)加載和靈活調(diào)度。通過接口和實現(xiàn)的分離，業(yè)務(wù)邏輯程序和公共處理程序的切面化處理實現(xiàn)系統(tǒng)的高可擴展性。

2）友好的操作界面。項目管理系統(tǒng)的視圖層采用ExtJs開源框架進行構(gòu)建，通過框架提供的可視頁面組件，規(guī)范表單、菜單、表格、導(dǎo)航、信息提示等界面元素的顯示風(fēng)格，為使用者提供統(tǒng)一的操作模式。

在操作布局上，盡量采用圖形、圖表的表達方式，特別在項目計劃展示上采用Project的操作方式，以甘特圖進行展現(xiàn)，照顧大家的操作習(xí)慣。

3）和業(yè)務(wù)系統(tǒng)的無縫集成。項目管理系統(tǒng)采用SOA架構(gòu)進行設(shè)計，通過ESB發(fā)布業(yè)務(wù)邏輯WebService，實現(xiàn)和其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)的集成。

4）豐富的用戶定制功能。項目管理系統(tǒng)把應(yīng)用支撐功能作為單獨的一個層進行設(shè)計，為系統(tǒng)管理人員、業(yè)務(wù)管理人員提供定制工具。用戶可以自行完成業(yè)務(wù)處理流程定制、報表定制等功能。

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[3]李新榮,吳艷萍.項目延期:高校科研管理急需解決的問題[J].江蘇高教,2006(1):66-68

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[8]IBM.Spring框架簡介[M].2005