基于PMBOK/WBS的項目管理信息系統設計與開發研究

李慶哲　歐陽瑜燕　石菲菲　袁瑩　張恒

摘 要：地礦勘查項目越來越多、越來越復雜，在過程化、網絡化、綜合性、即時性、高效性、高需求性的地礦項目管理方面提出了新的需求。大量事實證明，傳統的人工管理項目手段已不能滿足地礦勘查單位的項目管理需要。通過對地質礦產勘查項目管理的思考，找到痛點，以“立足需求、整合協同、信息共享”為指導思想，設計了基于PMBOK/WBS的項目管理信息系統。最終系統沿著地質勘查業務主線向前后兩端進行延伸，補全相關節點業務系統建設，完善系統的整體布局，解決行業的項目管理痛點，實現了從前端數據采集處理到后續資料綜合研究的地礦勘查主流程信息化。

關鍵詞：項目管理;地質礦產勘查;PMBOK/WBS;系統開發

中圖分類號：P628 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）23-0015-07

Design and Development of Project Management Information

System Based on PMBOK/WBS

LI Qingzhe OUYANG Yuyan SHI Feifei YUAN Ying ZHANG Heng

（Sinotech Minerals Exploration Co.，Ltd.，Beijing 100012）

Abstract： With more and more geological and mineral exploration projects becoming more and more complex， new demands have been put forward in the aspects of process， network， comprehensiveness， instantaneity， high efficiency and high demand of geological and mineral project management. A large number of facts have proved that the traditional means of manual project management can not meet the needs of project management of geological and mineral exploration units. Through thinking about the management of geological and mineral exploration projects， the pain points were found. The guiding ideology was "based on demand， integration and coordination， and information sharing". The project management information system based on PMBOK/WBS was designed. Finally， the system extends along the main line of geological exploration business， completes the construction of related node business system， improves the overall layout of the system， solves the pain points of project management in the industry， and realizes the informatization of the main process of geological and mineral exploration from the front-end data acquisition and processing to the comprehensive study of follow-up data.

Keywords： project management;geological and mineral exploration;PMBOK/WBS;system development

有色金屬行業地礦勘查工作是國民經濟建設的基礎性與戰略性保障工作，勘查工作質量的優劣直接關系到國家經濟建設的持續、健康發展。隨著有色金屬行業地質礦產勘查項目管理工作的深入以及地質勘查項目年度部署計劃的實施，當前地礦勘查項目越來越多、越來越復雜，在過程化、網絡化、綜合性、即時性、高效性、高需求性的地礦項目管理方面提出了新的需求。大量事實證明，傳統的人工管理項目手段已不能滿足地礦勘查單位的項目管理需要，所以建立適合地礦勘查單位發展需要的項目管理信息系統尤為必要，對規范管理、提高效率、促進技術進步、實現找礦突破等具有十分重要的現實意義[1-13]。

1 項目管理痛點

1.1 項目重要指標信息掌握不全面，延時情況嚴重

有色金屬行業地質礦產項目的項目管理有別于傳統的項目管理，其施工難度大、周期長、跨度大，施工工種多樣;項目預算不精細，流水花銷統計煩瑣，與預算沒有對比;項目已完成工作量等價的貨幣金額與應結算金額無對比;結算和回款信息不實時，導致結算、回款無預警等。管理者對項目重要指標信息掌握不全面或延時情況嚴重，造成經濟損失。

1.2 項目資料的匯交利用

數據資料是一個單位寶貴的資產，可分為增量資料和存量資料兩種。增量資料：突出的問題是匯交不及時，項目上產生的數據不能及時匯總、共享，不能進行綜合分析;技術資料不規范，無統一格式，均以項目人員個人經驗進行分類和整理;沒有形成項目資料數據庫，原始資料問題更為突出。存量資料：目前行業內每個單位都存放了數量巨大的地礦勘查數據資源，存儲形式多為紙介質、光盤、硬盤、辦公電腦，利用率極低。盡管隨著GIS技術、計算機技術在地礦勘查行業內的應用推廣，已建成一部分業務系統，但各個系統間相對比較獨立，各個相關兄弟單位、各企業之間也沒有進行高效的信息網絡對接，形成了信息“孤島”，數據與數據之間缺少關聯，既不利于檢索，也無法再利用，只能處于“沉睡”狀態，無法發揮數據的價值。

1.3 項目原始數據采集不規范，勘查工作數字化程度低

地質礦產勘查項目，原始數據的采集至關重要。例如，淺井、探槽、坑道、鉆孔等工程編錄工作，其野外原始資料的編錄整理決定了項目技術成果的質量。但現狀是野外勘查工作主要依靠技術人員的從業經驗，其經驗越豐富，技術資料的原始成果就好，反之質量會降低。此外，后期成圖復雜，需人工矢量化，耗時耗力，如果稍微調整，修改起來的工作量相當大。

1.4 項目數據安全性

項目施工現場環境惡劣，辦公環境復雜，電腦丟失、硬盤損壞等現象時有發生，因此保證數據的安全性也是項目管理的重中之重。

由此，需要建立一套安全高效的覆蓋地礦勘查行業全業務流程的數字勘查、項目管理和數據管理的信息系統，有效解決數據采集、數據管理、項目管理、信息跟蹤、數據共享和數據分析利用等業務信息化問題。對不同數據源進行管理，建立統一的數據庫，同時對外連接各個相關部門，即時同步共享項目產生的新增數據與管理信息，消除信息孤島。

2 系統設計思想

項目建設以“立足需求、整合協同、信息共享”為指導思想。針對地礦項目管理信息化目前存在的突出問題和業務需求，進行系統軟件建設。主要工作包括建設基礎安全框架，整合各業務系統，研制門戶、項目管理、資料查詢服務、數字勘查輔助成圖等幾個子系統，改造整合協作辦公系統與業務系統的結合能力;實現野外數據編錄、項目管理、資料查詢等工具與后臺項目綜合管理數據庫的高效連通，實現地礦勘查工作主流程信息化;規范項目數據存儲及匯交格式，提高項目技術資料管理標準化水平，構建數據中心，實現數據共享服務。

2.1 堅持“立足需求”

“立足需求”要求我們始終從用戶需求和業務實際出發，在技術選型、系統功能規劃等階段，多考慮用戶的需求，多分析業務活動;在開發實施過程中，多做階段性匯報，主動邀請用戶參與設計和討論，及時發現研制過程中的疏忽和偏差，邊開發邊檢驗，確保開發系統符合實際需求。

2.2 注重系統“整體協同”能力建設

在“整合協同”的思想指導下，課題確立了系統整合的兩個基本策略，即短序列、服務化策略。

所謂短序列強調系統的交互過程應盡可能簡短，用戶的操作步驟盡可能少。例如，在野外工具與服務器網絡系統的數據交換過程中，摒棄了原有的“A數據導出—A到B傳輸—B數據導入—數據發布”的方式，因為這種方式不僅煩瑣，而且傳輸過程安全性沒有保障。新的數據上傳系統采用了基于權限的聯網上傳，并在網絡系統的服務器端設計了全自動發布處理程序，大幅提高野外工具與系統數據交互同步的效率。

此外，通過接口服務化改造，系統間的協同工作變得更加容易。兩個系統通過標準的Web服務接口即可進行集成與交互，而不必關心內部的實現細節，這種方式對跨平臺系統的互操作也能提供良好的支持。

2.3 實現信息共享

數據資源是信息系統中最有價值的部分。在地質資料集約化、產業化的背景下，數據資源的有效利用被擺在了更為突出的位置。在項目建設過程中，我們把信息共享作為一個重要的指導思想，重視數據中心的基礎建設，構建了一個開放共享的數據服務平臺。

系統總體上采用當前流行的多層開發架構，從下到上分為四層，依次是數據層、應用支撐層、應用系統層、用戶層[14-25]。系統總體架構如圖1所示。

①數據層。該層主要包括業務數據和管理數據庫集群，構建在業務、辦公軟件與MySQL上的數據存儲，為系統的數據安全提供有效保障。

②應用支撐層。該層主要包含應用系統使用到的一些公共服務、組件、中間件，如用戶注冊與登錄、企業授權管理、權限控制、XLS格式周月報模板管理、阿里釘釘應用接口、MapGIS應用接口、Excel to Cloud接口等。這些模塊為應用層提供了一致的、透明的數據訪問和數據處理接口。

③應用系統層。該層主要包含辦公與業務系統，包括網絡系統和單機的應用軟件，主要有協作辦公系統、地質資料查詢服務系統、項目管理信息系統和數字勘查輔助成圖子系統。

④用戶層。該層主要包含門戶系統，實現了對用戶身份的驗證、權限安全認證等，是離用戶端最近的一個系統。

3 系統技術路線

系統采取的技術路線如下：首先開展系統的需求調研，收集行業項目管理的需求和業務信息，在進行結構化分析的基礎上，進行系統基礎安全框架設計和系統總體設計，充分利用現有的技術基礎和實力開展關鍵技術研究。在研究相關關鍵技術的基礎上，開展數據庫建設和系統研發的工作，最后完成系統集成。在項目實施的整個過程中，貫穿標準和規范體系及組織與安全保障體系的支撐，確保項目質量和進度。系統的總體技術路線如圖2所示。

3.1 關鍵技術研究

系統采取的關鍵技術主要包括三方面：一是數據中心，包括數據倉庫技術、空間數據接口、ETC接口等;二是混合架構技術，包括Web Service技術、自動數據發布技術;三是安全體系相關技術，包括單點登錄、傳輸加密技術。這些技術的研究為系統的數據中心建設、辦公業務系統研發奠定了基礎。

3.2 數據庫建設

在研究系統所需關鍵技術的基礎上，開展數據庫建設工作，數據內容包括基礎空間數據和日常業務數據。基礎空間數據包括基礎地形、數字高程、遙感影像等數據;日常業務數據又分為地礦勘查項目數據、地礦勘查資料數據和業務管理數據等。對于這些數據，項目組進行了系統分析，繪制了數據處理流程圖（見圖3）和跨職能流程圖（見圖4）。這些工作為后續系統開發提供了重要的參考依據。

3.3 系統研發

根據項目管理的需求，在項目所需關鍵技術研究的基礎上，建設項目管理信息系統。主要功能包括門戶協作辦公、地質資料查詢服務、地質勘查信息管理等三大類，具體分為五個門類。在系統建設的前期調研過程中，筆者逐漸認識并形成了三條工作主線：一是系統的安全主線;二是地礦勘查工作主流程業務主線;三是數據共享、分析與利用主線。筆者正是用這三條主線來統領五大門類系統研制工作。

3.4 系統集成

首先對系統軟硬件基礎環境進行集成，然后以此為基礎，在系統工程科學方法的指導下，在項目建設的軟硬件基礎環境中，安裝部署項目所開發的平臺系統，部署配置項目建設的項目管理數據庫和業務數據庫，進行系統聯調測試等。通過系統集成，將各個分離的子系統連接成為一個完整可靠、經濟有效的整體，并使之能彼此協調工作，發揮整體效益，達到整體性能最優。

4 技術實現

系統以PMBOK（Project Management Body of Knowledge，項目管理知識體系）①和國際先進項目管理理論為基礎，貫穿于項目啟動、設計、執行、監控、驗收、資料匯交每個過程，實現業主、監理單位、施工單位的協同工作，成功建立規范的管理制度，并提供有效的管理工具，對施工項目進行范圍管理、多級計劃管理和動態進度管理，為各級管理層提供關鍵績效指標的統計分析，為領導決策提供依據，提高了企業工程項目管理工作的效率和總體水平[26-33]。需要說明的是，PMBOK 具體是美國項目管理協會（PMI）對項目管理所需的知識、技能和工具進行的概括性描述。

該系統是以項目WBS（Work Breakdown Structure，工作分解結構）②為基礎，對項目的計劃、進度、資金等方面進行管理，并通過相關報表、指標來展現項目的整體進程。值得一提的是，創建WBS是把項目工作按階段可交付成果分解成較小的，更易于管理的組成部分的過程。項目設計（包含預算和工作量）是系統中最重要的組成部分，是項目管理的基礎。完整的項目設計是項目管理的可靠保障。

項目管理信息系統以項目立項為開端，創建管理項目，然后維護項目的范圍信息。范圍信息維護完成后，再以WBS模板為基礎，生成具體項目的綜合計劃。綜合計劃的內容包括計劃時間、工作量、權重、計量單位、責任單位和填報單位等。綜合計劃編制完成發布后，再進行月計劃發布。接著開始進行進度的相關填報，包括施工日報、周報。系統根據用戶填報的計劃數據、進度數據進行相關數據的統計及數據二次挖掘，提供報表、指標的相關數據基礎。

系統建設過程中，采用了多項關鍵技術，概括起來主要集中在以下幾方面。

4.1 數據中心

系統建設所涉及的數據種類繁多，包括非空間數據和空間數據。其中，非空間數據包括Word、Excel、pdf等格式的文檔數據，bmp、jpg等格式的圖片數據、視頻數據等;空間數據包括基礎地形、數字高程、遙感影像等數據。

數據中心有效管理N個數據倉庫，數據倉庫集成管理的數據有異構的空間數據和非空間數據。其中，空間數據包括國內外常用的GIS軟件所支持的矢量數據（如DWG、DXF、E00、Shape、Coverage、Geodatabase、Mid、Mif、 MapGIS6X、MapGIS K9等）和國內外常用遙感影像處理軟件所支持的柵格數據（如TIFF、CEOS、HDF、RAW、TIF、GIF、JPG、MSI、PIX、IMG、ENVI等）;非空間數據包括各種文檔（如pdf、bmp、xml、html等）和表格數據（如Access、SQL Server、Oracle）等。

數據中心的數據倉庫技術只在邏輯上把分布的多源異構數據統一到一起，但并沒有實現數據混合分析處理。數據混合分析處理需要通過中間件規范及技術來實現，即數據倉庫分為兩類數據：一類為可同化數據;另一類為非可同化數據。可同化數據是指能描述同一現象的不同格式或不同數據組織模型數據，非可同化數據指不是描述同一現象的數據。可同化數據通過中間件技術，屏蔽不同格式及不同數據組織間的差異，以統一的方式直接操作訪問;非可同化數據通過全局地址技術，由專門的模塊實現操作。

系統建設涉及多個業務門類和不同的運行環境，因此系統應用到了眾多接口。為了兼顧不同門類的數據，系統要具有強大的接口和集成能力。應用的接口包括ETC接口、MapGIS應用接口等。

第一，ETC接口。ETC（Excel To Cloud）引入了全新的Excel加載項，用于使用Microsoft Excel連接和更新來自云數據庫的數據。

該接口用于Microsoft Excel的Excel加載項，該加載項允許將Excel連接到云和數據庫數據，更新此數據，并將其保存回數據源。這些外接程序提供了Excel功能，用于處理和分析來自云應用程序和關系數據庫的數據，像往常一樣編輯外部數據Excel電子表格，并將數據更改保存回數據源。其具有以下功能。

①支持的數據源。有Oracle、SQL Server、MySQL、PostgreSQL、SQLite、DB2。

②強大的數據導入。Excel加載項提供了可視化查詢生成器，允許選擇要導入的表和列、配置數據篩選器以及加載最大記錄數。此外，還可使用SQL，其不僅支持數據庫，也支持云應用程序。

③即時數據刷新。允許快速地將工作表中的外部數據更新到數據源的當前狀態。只需單擊一次按鈕即可刷新這些數據，并始終使用實際數據。

④輕松修改數據。云和數據庫數據可以像任何常用的Excel電子表格一樣進行編輯，并且可以輕松地保存回數據源。

⑤圖表化的數據分析。支持快速制作各種傳統圖表和高級可視化圖表，支持個性化定制數據分析報告，支持動態播放和社會化分享;提供專業的各行業數據分析報告模板，提供精美的排版樣式，提供多維數據分析圖表。

第二，MapGIS接口。MapGIS是地質行業通用工具型地理信息系統軟件，其是在享有盛譽的地圖編輯出版系統MapCAD的基礎上發展起來的，可對空間數據進行采集、存儲、檢索、分析和圖形表示。MapGIS具有MapCAD的全部基本制圖功能，可以制作具有出版精度的十分復雜的地形圖和地質圖。同時，其能對地形數據與各種專業數據進行一體化管理和空間分析查詢，從而為多源地學信息的綜合分析提供一個理想的平臺。項目管理信息系統將數字勘查輔助成圖子系統與MapGIS打通，輸出成果格式一致，方便用戶使用。

4.2 混合架構模式

系統的設計除了考慮功能性需求外，還需要根據系統的業務特點和使用環境進行應用形態設計。所謂應用形態設計是指將應用構建為B/S模式的網絡系統還是可離線運行的單機系統。通常情況下，能通過需求調研和業務分析，為每個業務系統選擇一個最為合適的應用形態。但在一些特殊情況下，系統不同場景和角色間的需求差異較大，則需要為不同場景和角色分別進行設計，如項目管理信息系統。在線的地礦項目管理信息系統面向中心領導和業務處室的項目管理人員，提供直觀、多途徑、多方面的查詢和統計。而對于野外項目組，則需要提供能高效管理和編輯項目資料與屬性信息，可在離線環境使用的單機工具。

因此，筆者把既采用B/S模式又存在單機工具的系統架構稱為混合架構模式。混合架構模式并不是簡單的1+1。這是因為單機工具在數據下載和上傳時也需要訪問后臺的中心數據庫，因此，需要在安全、數據存儲、數據處理等方面進行總體設計，以保證系統安全的完備性和良好的用戶體驗。

混合架構模式需要考慮安全一致性。地礦項目管理在數據訪問安全上提供了統一的權限驗證，檢查操作者的身份合法性;在數據更新前進行名稱與編碼的一致性檢查，防止數據誤傳。

混合架構模式需要考慮后臺服務器數據處理的隊列調度。考慮到在實際使用環境中，可能存在多個單機端同時上傳數據的情況，需要設計一個調度機制，解決共享資源的使用沖突問題。地礦項目管理信息系統基于消息隊列設計了一個數據自動發布系統，對上傳的數據包進行排隊和自動化發布處理，對長時間掛起的處理任務進行自動終止和登記，保證系統的數據處理任務能夠有序順暢地進行。

5 結論

地礦項目管理信息系統的設計和實現將提供全周期的項目管理，即使在野外離線的環境下，項目組仍可借助系統的單機工具，及時地對地礦勘查工作中產生的各種管理文檔、原始采集報表、項目材料進行整理和管理。通過項目管理子系統的單機上傳工具，可以實現數據在線上傳，免去煩瑣、低效的數據導入和導出。

數字勘查輔助成圖子系統可在原始數據編錄、工程編錄圖件兩類費時費力的工作中大幅提高效率。進入系統的地礦勘查數據與資料，通過地質資料查詢子系統，在資料借閱、數據共享等方面能高效地為用戶提供服務。

總而言之，系統沿著地質勘查業務主線向前后兩端進行延伸，補全相關節點業務系統建設，完善系統的整體布局，解決行業的項目管理痛點，實現了從前端數據采集處理到后續資料綜合研究的地礦勘查主流程信息化。

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