基于大數據的工程項目全過程智能管理系統的設計與實現研究

葉健強 張曉晨 孫敦虎

[摘 要]根據工程項目管理需求，相關研究人員設計開發了基于大數據的工程項目全過程智能管理系統。本文通過對該系統進行需求分析，從總體架構、軟件結構、功能模塊等方面完善該系統，進而促進系統功能實現與系統測試等，以提高工程項目管理效率和質量。

[關鍵詞]大數據;工程項目管理;智能管理系統

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2020.22.042

[中圖分類號]TP311[文獻標識碼]A[文章編號]1673-0194（2020）22-00-03

0? ? ?引 言

工程項目管理是對工程項目計劃、實施、過程控制等一系列管理活動的統稱。現代工程項目管理具有內容復雜、過程動態變化、管理周期長等特點，在大數據的支持下，便于了解數據規律，進行直觀管理，滿足多元化管理需要。因此，設計和開發基于大數據的工程項目全過程智能管理系統具有重要意義。工程項目不同于一般工廠的批量化生產，每一個項目都是相對獨立的，項目負責人需要充分協調資源，加強部門溝通協作，通過項目管理平臺，跟蹤監督項目進度，控制項目成本與風險，以實現項目目標，提高項目質量。

1? ? ?系統需求分析

1.1? ?總體需求分析

本工程項目管理系統的目標是利用互聯網技術，以工程建設大數據全過程智能化管理為切入點，構建以工程項目為核心，集工程技術、工程管控、工程質量安全、現場施工、物質與設備、人力資源管理、辦公與檔案管理于一體的分布式管理系統。這樣一個平臺要具有可擴展性，便于管理功能移植和多方合作，滿足多種接口需要;在使用上要具備良好的交互性，為用戶提供使用便捷、適用性好、有利于分工協作的平臺;滿足工程建設全過程管理需求，對前期策劃、可行性研究、項目立項、設計、招投標、施工到竣工驗收進行全覆蓋。

1.2? ?功能需求分析

根據工程項目全過程管理要求，系統功能需求包括基礎信息管理需求、工程進度管理需求、綜合分析需求、數據管理需求等方面。基礎信息管理包括人員信息、物質信息、機械設備信息、組織機構信息等內容。工程進度管理要求工程在工期目標內完成，因此，施工企業要在保證工程質量的前提下提高效率，且該系統要具備工程項目工序管理功能、工程實際進度與計劃進度分析功能、工程進度預警功能等。綜合分析功能包括對人員的預警分析（如一人身兼多崗的預警分析）、工程進度提醒與預警（例如，計劃100天，前70天顯示正常，70～85天預警，86～99天告警）、態勢分析與預測、各種計劃的動態檢測等。工程項目管理數據規模龐大且復雜，采用傳統數據管理方式難以整合分析。面對數據抓取、清洗、存儲、共享、轉換分析等方面的挑戰，基于大數據的工程項目管理系統通過各種模型及外部資源導入項目數據，再經過大數據平臺的處理，以可視化方式顯示出來，為項目管理人員決策分析提供支持。本項目通過自定義擴展模塊、數據應用接口、外部數據源引用與輸出、大屏幕與控制臺展示功能，實現大數據管理。

1.3? ?角色管理需求分析

根據工程項目管理需要，本系統參與人員包括系統管理員、部門經理、項目經理、現場管理人員等眾多角色。不同角色分工不同，相應地擁有的權限也不同。系統管理員主要負責系統維護，包括公告管理、系統管理等內容，能查看和修改所有項目信息。部門經理的主要工作是管理項目，包括指派項目經理、審批項目等，具有項目增刪、修改權限。項目經理對所負責項目進行管理，如調配人員、安排資源等，具有添加任務、查看項目執行及相關文檔或報表的權限。現場管理人員的工作是完成項目經理分配的任務，主要權限是填寫項目日志、查看本項目信息等。

2? ? ?系統設計

2.1? ?總體架構

本系統采用B/S結構模式開發，該模式允許用戶直接通過瀏覽器訪問系統功能界面，無需安裝專門的客戶端軟件，大大方便了用戶使用，總體架構如圖1所示。其中，外網訪問內網要經過防火墻，以確保系統安全。客戶端可以是臺式電腦、筆記本電腦、智能手機、平板電腦等終端。

2.2? ?軟件結構與功能模塊

本系統結構按照數據層、服務層、應用層分層設計，并由基礎信息庫、工程進度管控、綜合分析、數據接口、數據應用5個模塊組成，且每個模塊又分為若干子模塊，如圖2所示。數據層是系統的底層，主要作用是對數據庫數據進行增、刪、改、查等操作。本系統采用MyBatis技術實現對數據持久層的處理，解決大數據交互頻繁、邏輯代碼繁復問題。服務層也稱作邏輯層，為系統中間層，根據不同服務請求進行邏輯處理。應用層也稱為表現層，主要為用戶提供圖形化操作界面，例如，制作一個渲染網頁，對視圖相關訪問進行控制。系統內部采用MVC模式開發，并通過控制器分發業務邏輯，借助Spring MVC實現界面功能。

基礎信息庫模塊針對工程項目管理中的各類信息進行管理，按照信息類型分為賬戶信息庫、人員信息庫、物質信息庫、機械設備信息庫和工程信息庫，該模塊提供了各類信息的添加、刪除、查詢等功能，通過數據接口與數據庫交互，保證數據庫中的信息表實時更新。工程進度管控模塊主要對工程進度數據進行管理，包括工程進度模板、工程指標及任務等。通過工程進度模板設置節點時間，以里程碑形式標記重要時間節點，根據各個節點完成百分比，對照橫道圖任務量顯示實時進度。從項目立項到竣工驗收，無遺漏跟蹤進度完成情況，通過進度數據可以方便進度分析。綜合分析模塊是在前面模塊操作并產生數據后進行匯總分析、預警、預測等，所以該模塊又包括人員預警、工程進度提醒與預警、態勢分析與預測、動態預警比對等功能。如果節點工作未完成就彈出告警窗，同時以灰色不可編輯形式出現，則不能開展下一項工作。通過工序設定，未驗收前同樣不能轉入下一道工序，以此嚴格控制質量。根據工程項目管理提供相應的數據接口，自定義擴展模塊，例如，擴展設備信息采集模塊、工程安全管理模塊等，以為業務數據推送、分析結果反饋等提供支持。數據接口類型包括數據應用接口、外部數據源引用與輸出接口等。其中，數據應用接口包括工程信息展示接口API、工程進度應用展示接口API等。數據應用模塊包括大屏監控展示應用、控制臺展示應用、APP交互與展示應用等。

2.3? ?數據庫設計

本系統采用Oracle數據庫，并采用E-R圖對數據庫進行概念設計。根據系統需求分析結果和功能模塊設計要求，對關鍵信息實體制定E-R圖，再確定實體對象屬性表，然后設計數據表。針對系統大數據特點，優化數據庫。例如，為了緩解系統服務器壓力，采用負載均衡技術對數據庫讀寫進行分離操作，將“寫”操作放在主數據庫上，將“讀”操作放在從數據庫中;根據不同功能模塊負載量，分庫分表存儲，以緩解數據庫操作性能壓力，同時建立合理的索引提升數據查詢響應速度。

3? ? ?系統實現

3.1? ?功能實現

本系統采用“總-分”界面顯示，總平臺顯示為各個工程名稱、當前進度百分比、當前任務量等，分界面顯示為各個工程詳細界面，包括工程各個節點完成情況、完成百分比等，且根據進度情況顯示為不同顏色。例如，電氣安裝工程進度達到70%以前顯示為綠色，表示正常狀態;當進度達到71%～85%時顯示為黃色，表示預警狀態;當進度達到86%～99%時顯示為紅色，表示告警狀態。處于“總-分”界面紅色告警狀態時，系統自動彈出告警窗，提示未完成工程節點工作。對于實際進度與計劃進度的對比分析，可以設置多個觀察點，通過動態曲線直觀展現實際進展與原定計劃的差異。系統可以自動甄別工程人員崗位情況，例如，項目總監同時擔任3個以上的工程總監，系統自動彈出報警。

3.2? ?系統測試

經過對系統進行全面測試，包括單元模塊測試、整體測試以及功能與性能的一系列測試，通過修復缺陷，達到試運行水平。

4? ? ?結 語

根據工程項目管理特點，采用B/S結構模式能夠開發出基于大數據的工程項目全過程智能管理系統。該系統以工程項目為核心，需要結合工程管控、工程技術、工程質量、工程安全等進行開發。測試結果表明，該系統達到了過程信息化、智能化、自動化的目標要求，有利于提高工程項目管理效率和水平。

主要參考文獻

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