工程項目管理系統的設計與實現①

羅萍萍，夏 巍，林濟鏗，張耀先，趙沛虎

（1.上海電力學院電力系，上海 200090；2.蘇州供電公司變電運行中心城區操作班，蘇州 215000；3.天津大學電力系統仿真控制教育部重點實驗室，天津 3000724.天津泰達電力公司規劃部，天津 300402）

電力工業的信息化是適應市場經濟發展的需要，而工程項目管理系統的建設則是電力信息化的重要內容。它能明顯地促進工程項目管理的科學性、規范性及有效性，因此它是電力企業信息化建設不可或缺的核心組成部分。

由于項目管理具有應用范圍廣泛、目標和內容多樣性等特點，因此針對不同的應用對象和管理目標，其設計與實現也具有多樣性的特點。其應用對象包括高校科研項目管理［1，2，4］、圖書館科技查新項目管理［5］、科研院所科研項目管理［6］、分布式環境下協同產品項目管理［7］、設計院項目設計流程管理［11］以及電力工程圖紙管理［16］等；而其管理目標包括項目全周期的信息管理［3，8］、企業人員績效考評［12］以及進度、成本、績效的綜合目標［10］等。基于上述對象和目標而設計出的項目管理系統都得到了不同程度的成功應用。

隨著國網公司所倡導的SG－186工程的全面實施，國網公司體系下的各級電力公司的辦公自動化和信息化有了長足的提高。但由于SG－186工程系統復雜，投資龐大，對于非國網公司體系的各獨立地區電力公司來說，既沒有資金，也沒有技術實力推廣使用SG－186工程；而其辦公自動化及信息化又是其迫切需要解決的問題。

基于此，本文設計并開發了適用于獨立地區電力公司的工程項目管理系統。該系統的特點在于：（1）通過對系統中的業務審核流程進行數學建模，創建了整個系統的底層平臺和總體架構，為具體功能實現和擴展打下了堅實的基礎；（2）提出了基于角色的訪問控制方法（RBAC，即Role－Based Access Control），使得系統運行及信息具有良好的安全性及保密性；提出并實現了基于工作流結構的具有良好靈活性和擴展性的流程模塊。系統主要包括用戶登陸、工程項目注冊、進度管理、項目竣工管理、檔案管理、流程查詢以及系統設置等模塊。上述功能的實現解決了文件的遠程傳送、會簽，工程進度的可視化及提醒和項目的科學有序管理，促進了獨立地區電力企業辦公自動化及信息化的進程。本文所開發的系統已長期成功地運行于天津泰達電力公司，證明了該系統的正確性和有效性。

1 工程項目管理系統具體內容及系統設計

對于獨立地區電力公司的規劃部，一般負責工程項目前期階段的工作，具有明顯的階段性特點。主要工作內容為收集用戶資料、編制供電方案、委托設計、勘察現場、組織圖紙審查、協調解決工程施工過程中遇到的設計問題等。通過對工作過程的梳理，工程項目管理過程及內容可整理如圖1所示。

本文設計了如圖2所示的軟件系統功能結構，以實現圖1所示的項目管理過程及內容。圖2軟件系統結構主要由三個部分組成：項目信息管理、工程進度管理和供電方案的審核流程。

圖1 項目管理過程及內容Fig.1 Process and content of the engineering project management

（1）項目信息管理主要包括對工程項目的分類注冊，工程信息的編輯和查詢，以及對已結束項目的分類處理三個部分。工程項目信息在工程進展過程中不斷更新，從而實現對項目的科學管理。

（2）工程進度管理主要包括對工程項目進度的里程碑計劃管理，實施計劃管理，工程進度錄入，以及對實施階段的工程的進度查看等四個部分，以實現工程進度的可視化。工程進展過程中將會生成供電方案模板，以供項目負責人編制供電方案。

（3）供電方案的審核流程主要包括審核流程啟動、供電方案自動傳遞以及審核完畢后的文件歸檔等三個部分，以解決供電方案的遠程傳送和會簽等問題。

圖2 工程項目管理系統總體框架Fig.2 Framework of engineering project management system

2 系統功能結構

針對圖2所示的系統框架，系統設計了用戶登陸、工程項目注冊、項目進度管理、項目竣工管理、檔案管理、流程查詢以及系統設置七大模塊。如圖3所示。

圖3 工程項目管理系統功能結構Fig.3 Function and structure of engineering project management system

3 系統的實現

3.1 基于Web的系統結構框架

多層結構是在分布式技術（distributed technology）不斷發展、成熟的基礎上建立起來的。其核心思想是在分布式技術的基礎上，將用戶界面同應用的企業邏輯分離。本系統采用文獻［14，15］所建立的基于Web的改進三層結構框架。這三層分別為Web項目（頁面顯示層）、BLL項目（business logic layer，即業務邏輯層）和DAL項目（data access layer，即數據訪問層）。如圖4所示。

圖4 基于Web的改進三層結構框架Fig.4 Improved three－layer framework based on web

其操作過程為：由客戶端發出請求，經Web服務器處理，對數據庫進行操作，輸出結果格式化為用戶需要的形式返回客戶端。如圖5所示。

圖5 工程項目管理系統操作流程Fig.5 Operation process for engineering project management system

3.1.1 客戶端

客戶端是信息系統的外部接口部分，即用戶與系統間信息交互的窗口。當系統接收到客戶端瀏覽器發出的業務請求時，BLL項目解析請求并轉換為Web的輸入參數；當業務處理完成，Web項目生成相應頁面返回至瀏覽器。

3.1.2 Web項目

此項目用于將業務功能在頁面上顯示出來，采用ASP.NET（active server page，即動態服務器頁面）制作，頁面部分由HTML語言和Jscript結合CSS文件制作。

3.1.3 BLL項目

BLL項目是整個系統中最重要的部分，完成所有業務功能和邏輯判斷。業務邏輯層包含以下幾個類：ISLOGIN（登陸信息）類，ORGAN類，PERSON類以及IdentityCard類。

3.1.4 DAL項目

數據訪問層，用一個類Database來完成對數據庫的基本訪問與操作工作。

3.2 信息發布

本系統主要通過System.Web.UI.Page類中的IdentityCard類的實例Session來判斷用戶身份信息，即項目經理（審核人）可對工程信息進行查看和對附件進行瀏覽下載，而完成信息發布。

3.3 工作流結構設計與流程實現

根據圖2所示的系統框架結構，流程的設計及實現是一重要內容。為了使所設計的流程具有靈活性及可擴展性，本文提出采用工作流模式來設計并實現它。

WFMC（workflow management coalition，即國際工作流管理聯盟）給出的工作流定義是：工作流是一類能夠完全或者部分自動執行的經營過程，它根據一系列過程規則、文檔、信息或任務，能夠在不同的執行者之間傳遞與執行。該定義強調了工作流的執行可以"完全自動或者部分自動"，即工作流反映企業的經營過程；同時需要經營過程本身任務間的執行條件、先后順序、邏輯結構、交互信息、人員角色以及需要使用的應用程序等要素。基于此，本文設計了如圖6所示的工作流子系統用于實現圖2中的流程模塊。

圖6 工作流子系統Fig.6 Sub－system of the work stream

該工作流引擎的主要功能有：

（1）通過流程解釋器對流程定義進行解釋，建立流程模型；

（2）通過流程管理器控制流程實例的創建、激活、掛起、終止及流程實例狀態的轉換；

（3）監督流程實例的執行，并通過異常處理器對執行過程中遇到的異常進行處理。

在本工作流模型中，將流程模型統一存入流程模型庫中。創建流程實例的過程，也就是從模型庫中取出相應流程模型，再添加數據的過程。添加的數據分為兩類：控制數據和相關數據。其中，控制數據決定著該流程實例的重要屬性，如流程名稱、流程狀態、流程時限等等。控制數據以外的相關數據則反映了流程實例的一般屬性和信息補充，如流程描述等等。為了方便使用，本流程系統將典型的流程實例存入流程實例庫。從而使得，流程的定義及運行具有很高的靈活性，當實際業務模式發生變化時，只要根據其實際運行模式重新定義一次流程實例，就可按實際的業務模式進行運轉。基于圖6工作流子系統，本文所實現的每一工程項目管理的業務流程，均包括流程定義、流程運行、任務提示3個部分。

（1）流程定義

包括三方面的內容：流程基本信息、節點信息和節點對應字段信息。

（a）流程基本信息包括流程編號、流程名稱、對應業務信息、開始節點和結束節點次序和流程時限。系統用流程編號這個字段唯一標識一個流程，故用戶啟動的流程是不可能出現重復的；流程名稱是對流程進行文字描述；對應業務信息指的是流程所對應的項目類型。在本系統中，一個流程的開始和結束是用開始節點和結束節點來描述的，所以需要在流程基本信息中包含開始節點和結束節點次序的信息。而流程時限的設置則是為了滿足用戶的需求：當流程的進行時間超出了這個時限，則系統認為流程已經結束。

（b）節點信息包括節點編號、節點次序、節點名稱、角色編號以及是否可退回等字段。其中，節點編號是唯一標識一個節點；節點名稱是對該節點進行文字描述；節點次序表示該節點在流程中的位置；角色編號表示需要有哪些角色操作該節點才能使流程出現進展；是否可退回表示流程經過該節點時，是否可以經過某些操作返回至上一節點。

（c）節點對應字段信息包括字段編號、對應節點和業務描述。當用戶所需的業務流程發生變化的時候，管理員可通過修改相應節點和業務描述來實現流程的相應更改。

（2）流程運行

流程運行主要提供給客戶端調用的功能，主要分為以下兩個組件：

（a）流程實例的觸發及處理，包括發起一條流程，處理流程中自己所參與的活動；

（b）流程數據的查詢，可以按照設定好的查詢指標對流程數據進行直接查詢。

（3）任務提示

任務提示主要為客戶端提供任務列表，提示用戶參與的活動，如待處理任務列表。

圖7給出了項目審核流程。

圖7 審核流程圖Fig.7 Flowchart of project review

基于圖6的流程運行過程為：在一定的流程時限范圍內，從項目負責人上報供電方案作為開始節點，文件審核人審核文件并作出批準或退回項目負責人再次上報的決定，如此循環反復，直至所有審核人全部通過，返回項目負責人歸檔的過程。其過程如圖7所示。

3.4 基于角色的訪問權限控制（RBAC）的設計與權限實現

由于每一工程項目往往涉及的部門比較多，且事務具有保密性，因此，對于用戶的訪問及瀏覽應具有嚴密的權限管理。本文提出采用基于角色的訪問權限控制（RBAC）方法，以實現使用人員的權限及系統安全的控制，達到既使系統的運行及使用達到保密的要求，只能專人專用，無關的人不能隨便使用該系統及相關信息，達到與SG－186工程所要求的"單點登入"的相同功能，又使得系統管理員能夠靈活方便地管理該系統，以維護系統的正常運行。

RBAC模型的基本工作原理是根據不同組織結構中不同的職能崗位劃分不同的角色，接近于組織中自身的管理規則。RBAC通過分配和取消角色來完成對用戶權限的授予和取消，并且提供角色分配規則。管理員根據需要定義各種角色，并設置合適的訪問權限，角色的權限是角色所擁有的系統訪問的功能，表現在對某一模塊或菜單項的可執行功能上。用戶根據其責任和資歷被指派為不同的角色，當用戶登錄系統時，系統通過它所具有的角色的權限來判斷是否可以訪問系統資源以及可進行什么操作。這樣整個訪問控制過程就分成兩個部分：即訪問權限與角色相關聯，角色再與用戶關聯，從而實現了用戶與訪問權限的邏輯分離。RBAC基本模型如圖8所示。

圖8 RBAC結構Fig.8 Structure of RBAC

本系統通過以下信息表的定義來實現對不同用戶的授權。

（1）用戶基本信息表

該表定義了用戶的基本信息，主要包括：

①USERID用來唯一標識一個用戶；

②ORGANID表示用戶的所在部門；

③USERNAME表示用戶的實際姓名；

④LOGONNAME表示用戶的登錄賬號；

⑤PASSWORD為用戶登錄密碼；

⑥USERROLE是用戶對應的角色編號等。

（2）角色表

該表定義了系統可供分配的角色，在本系統中，角色是指在業務流程中起作用的用戶組，也就是指項目負責人和審核會簽人。其中，項目負責人負責檔案的上報和歸檔，審核會簽人負責檔案的審核。角色信息用USERROLE來表示，并通過設置不同的USERROLE值來區分不同的角色。而BASEMODULEPERVIEW則體現了角色的權限，其中包含了該角色可訪問的所有頁面的BASEMODULEID值。

（3）權限基本信息表

該表定義了本系統所有可以訪問的頁面。信息主要包括BASEMODULEID、BASEMODULENAME、PARENTMODULEID、NODEID、PAGEURL等。其中，BASEMODULEID用來標識一個可以訪問的頁面，也就是一個權限；BASEMODULENAME是該頁面的實際名稱；PARENTMODULEID是指當前頁面是哪一個頁面的子頁面。主菜單中只有項目信息管理、進度管理、工程檔案管理、竣工管理、流程查詢和系統設置等6項，其他頁面均為這些頁面的子頁面，故定義了PARENTMODULEID字段，只有屬于主菜單的6個頁面的PARENTMODULEID值為0，其余頁面的PARENTMODULEID值為其父頁面的BASEMODULEID值。NODEID描述的是頁面在子菜單中的排列順序。PAGEURL指的是該頁面的相對路徑。

用戶角色的分配是通過設置用戶的USERROLE值實現的；角色分配權限是通過設置角色的BASEMODULEPERVIEW值實現的。各種表之間的關聯關系體現了系統的權限管理，其結構和相互關系如圖9所示。

根據圖9各種表的關系，用戶登陸過程的權限管理運行過程為：當合法用戶登陸系統后，按照程序控制機制首先訪問用戶表，提出該用戶對應的角色編號USERROLE值；再根據角色編號在角色表中讀出對應的權限編號BASEMODULEID；然后根據權限動態生成菜單。角色所具有的權限是由系統管理員預先分配好的，系統通過管理員可以靈活的添加或取消某個角色的權限。

在安全控制方面，本文基于RBAC方法設置了4層安全控制，以達到系統運行及信息的安全性和保密性。

圖9 信息表之間的關系和結構Fig.9 Relationship structure of imformation tables

（1）用戶和密碼驗證

用戶登陸系統，需要用戶輸入用戶名和密碼，以便確認和登記，系統設計了MD5算法對用戶密碼進行加密與解密；在用戶忘記密碼情況下，通過系統管理員可以將密碼重置為初始密碼。

（2）Session驗證

用戶登錄后，程序會將用戶的資料放到一個Session里面，用戶每打開一個網頁，都會先讀取Session里面的內容，如果Session為空，那么用戶將不能訪問該網頁，以此來判斷用戶的登陸與否。

（3）數據庫管理控制

對數據庫的訪問進行控制，設置專門的數據庫管理員，對數據庫進行日常的維護，并設置好日常備份計劃，做到及時備份。

（4）角色權限的驗證

系統采用基于角色的訪問控制規則，在設置用戶的時候，給每個用戶都設置了對應角色，并分配了權限。而不同角色的用戶進入系統后，可以使用的功能模塊是不同的，沒有訪問權限的用戶無法使用對應的功能菜單。

4 工程項目管理系統的實際應用

圖10為管理員登陸本系統時看到的的主頁面，主要分為左側的菜單欄、上方的標題欄和中央的工作區。其中，標題欄提供幫助等提示信息，工作區顯示任務信息，菜單欄提供相應的功能鏈接。

圖10 工程項目管理系統主頁面Fig.10 Main web－page of engineering project management system

系統的流程定義界面如圖11所示。

圖11 工程項目管理系統流程定義界面Fig.11 Stream definition interface of the engineering project management system

圖12 節點信息界面Fig.12 Interface of the node information

圖13 節點及對應字段編輯界面Fig.13 Edition interface of the node and its field information

圖14 設置人員角色界面Fig.14 Interface for person role setting

系統建立的流程均在此界面中以列表形式展示。系統管理員可以通過點擊編輯來修改相應流程信息，也可以點擊流程名稱鏈接進入該流程的節點信息界面，如圖12所示。在節點信息頁面里，管理員可以添加或刪除節點，或者點擊編輯進入節點及對應字段編輯界面，如圖13所示。對于新增一流程，以及原有流程走向及結構的變化，只需在此界面根據實際情況進行相應編輯，從而使得流程具有很好的靈活性和可擴展性。

這樣，管理員就可以通過上述三級界面上的相應修改來實現對所需流程的定義和修改，適應了業務的變動和擴展的需要。

另外，管理員可以在人員管理界面中對某個用戶進行編輯，進入如圖14所示的設置人員角色界面，就可以實現人員角色的設置。而各個角色的權限均在角色表中設置完畢。這樣，基于角色的訪問權限控制就實現了。

該系統已于2010年5月份通過了天津泰達電力公司組織的專家驗收，并投入實際運行，迄今運行良好，已成為了泰達電力公司規劃部進行項目管理的良好工具，并在全公司進行推廣應用。

5 結論

本文研發了一套實用的工程項目管理系統。通過對系統中的業務審核流程進行數學建模，創建了整個系統的底層平臺和總體架構；提出了基于角色的訪問控制方法并實現了對系統用戶權限的分配和控制，使得系統運行及信息具有良好的安全性及保密性；提出并實現了基于工作流結構的具有良好靈活性和擴展性的流程子系統。所設計的系統功能完善，界面友好，使用方便；實現了文件的遠程傳送、會簽、工程進度的可視化和項目的科學有序管理，促進了中小規模的地區電力企業辦公自動化及信息化。

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