調水工程的水資源調度數(shù)字化動態(tài)能力模型與實踐

盧亞麗，樊林芳，丁文文

（華北水利水電大學管理與經(jīng)濟學院，河南鄭州 450046）

在物聯(lián)網(wǎng)等新興技術的發(fā)展及普及下，進一步推動調水工程基礎設施數(shù)字化、綜合管理智能化對于我國水利治理能力現(xiàn)代化具有重要意義。以南水北調、引黃濟青、引灤入津、引灤入唐等為代表的工程是我國為解決水資源分配不均而興建的諸多調水工程。以南水北調中線工程為例，截至2021年12月12日，累計向北方調水超過441 億m3，受益人口達700 0 多萬人[1]，彰顯著巨大的綜合效益。保障綜合效益的基礎是科學的輸水調度。在當下數(shù)字技術快速發(fā)展的階段，人類社會進入了數(shù)字技術與運行管理、機器系統(tǒng)與人工系統(tǒng)深度融合并緊密協(xié)同的階段[2]，為調水工程輸水調度的可持續(xù)發(fā)展提供了機遇與挑戰(zhàn)。然而，在智能化一體化聯(lián)動調水體系的應用及普及下，包括機器學習在內(nèi)的數(shù)字化各個方面都在尋求組織中的自動化“學習”[3]，對調度管理人員的知識提出了巨大的挑戰(zhàn)。因此，提高調度人員的知識水平和能力成為大勢所趨、發(fā)展所需，也即是在常態(tài)化及非常態(tài)化的動態(tài)復雜的環(huán)境中，通過知識管理與技術的深度融合實現(xiàn)水資源調度中數(shù)字化能力與外部環(huán)境的匹配成為調水工程可持續(xù)發(fā)展亟須考慮的核心問題。

調水工程水資源調度能力的提升以知識為核心，以知識主體與外部環(huán)境的交互為邊界，是一個復雜的知識生態(tài)系統(tǒng)，其目的是以精細化水力學模型為手段，以物聯(lián)網(wǎng)技術作為支撐，從水質、水量等多目標出發(fā)，對水資源實施統(tǒng)一的調度[4]，進而實現(xiàn)可持續(xù)的“智慧調度”。然而，實現(xiàn)這一目標還面臨諸多挑戰(zhàn)和問題：（1）利益訴求不同，基于知識生態(tài)系統(tǒng)的調水工程水資源調度涉及眾多利益主體，包括政府、企業(yè)、科研機構、用水戶等，彼此之間相互影響，且存在多元價值主張和復雜的利益訴求沖突[5]。（2）調度管理經(jīng)驗和實踐存在差異，水資源調度過程中存在多重不確定性，且數(shù)字技術的發(fā)展使得水資源調度系統(tǒng)不斷更新進步，調度管理人員的經(jīng)驗難以擬合實際調度中存在的復雜耦合問題[6]。（3）科層制管理下水資源調度管理缺乏基于多場景下，以知識為核心的業(yè)務協(xié)同及組織慣例或流程[7]。

目前關于動態(tài)能力的研究為上述問題提供了理論及實踐的洞見。動態(tài)能力是企業(yè)應對動態(tài)復雜市場環(huán)境并維持自身競爭優(yōu)勢的高階能力[8]。現(xiàn)有學者多圍繞“使能論”和“賦能論”對其研究。“使能論”回答動態(tài)能力如何作用的問題。動態(tài)能力是企業(yè)不可或缺的彈性能力，可充分協(xié)調企業(yè)內(nèi)外資源[9]。并通過持續(xù)調整、更新及重新配置企業(yè)資源，進而促進企業(yè)生存與發(fā)展，甚至影響企業(yè)的價值鏈重構路徑[10]，以可持續(xù)、可重復的反饋機制來應對不同階段的環(huán)境變化[11]。“賦能論”回答動態(tài)能力被外部環(huán)境等因素賦能后如何被生成或被提升的問題。新形勢下企業(yè)的組織環(huán)境由技術、人、流程等形成動態(tài)交互等特征[12]，只有綜合考慮社會系統(tǒng)和技術系統(tǒng)，并將其視為復雜系統(tǒng)中相互依賴的元素[13]，才能夠驅動企業(yè)應對技術變革和環(huán)境動態(tài)性，如此循環(huán)往復實現(xiàn)數(shù)字化轉型的價值體系[14]。基于以上研究可知，現(xiàn)有針對動態(tài)能力的研究多以單一企業(yè)為核心來探究如何提升企業(yè)自身競爭優(yōu)勢，缺乏從知識生態(tài)系統(tǒng)層面，基于多主體共生情境來研究動態(tài)能力作用機制的視角。與此同時，在數(shù)字背景下動態(tài)能力的提升路徑缺乏系統(tǒng)研究，將數(shù)字能力和動態(tài)能力相結合才能更好地提高調度人員對數(shù)據(jù)信息的獲取、評估、處理分析、應用等能力[15]。因此，本文將數(shù)字化動態(tài)能力界定為調水工程通過模仿學習數(shù)字化相關知識，并利用數(shù)字化技術不斷調整、配置資源，從而使自身能夠應對不確定性數(shù)字環(huán)境，提高反應速度的一種彈性能力。基于此，從調水工程利益主體出發(fā)，將知識生態(tài)系統(tǒng)和水資源調度人員的數(shù)字化動態(tài)能力相結合，探究其在常態(tài)化及非常態(tài)化下的知識流動及轉化，以此對提升水資源調度的水平、優(yōu)化水資源調度流程具有重要的理論和實踐意義。

1 水資源調度的數(shù)字化系統(tǒng)構建

1.1 調水工程的知識生態(tài)系統(tǒng)分析

調水工程不僅是國家水資源配置工程，更是兼顧生態(tài)效益和社會效益的福祉工程。在關注經(jīng)濟效益的傳統(tǒng)供應鏈上統(tǒng)籌貫徹可持續(xù)發(fā)展理念[16]，實現(xiàn)經(jīng)濟發(fā)展、社會發(fā)展和環(huán)境保護的平衡發(fā)展[17]。調水工程企業(yè)化管理作為國家優(yōu)化資源配置而采取的水利工程特有的經(jīng)營方式，主要以政府宏觀調控、市場化運作、企業(yè)化管理、用戶參與的模式進行建設和運營管理[18]。相比一般企業(yè)，具有以下特征：一是產(chǎn)品特殊性。調水工程根植水務，業(yè)務類型專業(yè)性強，主要圍繞水質保護進行研究和開發(fā)工作，通過優(yōu)質水質、高質量的生態(tài)環(huán)境來做好惠民工程；二是主體的復雜性。調水工程流域區(qū)域廣，涉及主體多樣、利益訴求多元，要在以政府部門、企業(yè)單位、用水戶、科研機構等為主體的供應鏈上做好利益協(xié)調和協(xié)同管理；三是經(jīng)營理念的特有性。調水工程流經(jīng)區(qū)域地勢環(huán)境復雜，需要持續(xù)推進安全生產(chǎn)標準化建設，在運營管理中構建多層次、全方位的安全監(jiān)管體系，保障工程安全、水質安全和供水安全。綜上，在兼顧經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益的跨流域、多主體、多目標的工程運營管理下，調水工程需要緊緊貫徹可持續(xù)供應鏈的三重底線原則[5]，協(xié)同利益主體訴求。

知識生態(tài)系統(tǒng)是關注知識創(chuàng)造過程與知識環(huán)境之間關系的衍生學科[19]，從三維角度來看包括人際交流網(wǎng)絡、知識網(wǎng)絡、技術網(wǎng)絡，從其特征來看是一個遠離平衡狀態(tài)的非線性、具有知識漲落狀態(tài)的開放系統(tǒng)[20]。在動態(tài)復雜環(huán)境演化下，調水工程水資源調度作為復雜水系統(tǒng)，如何降低決策風險，提高其運行效率是其關鍵問題。面對水資源調度的多重不確定性，對癥下藥，即正確及時地描述分析問題才能更好地利用算法或數(shù)字技術進行水資源的調控。因此，為了更好地保障調水工程可持續(xù)發(fā)展，需要以知識為核心，搭建知識生態(tài)系統(tǒng)。該系統(tǒng)是在特定時空范圍內(nèi)，由知識、知識載體借助環(huán)境演化下的知識流動子系統(tǒng)、知識管理子系統(tǒng)構成，由資源的輸入，綜合效益的輸出形成開放、動態(tài)的知識系統(tǒng)[21]。以南水北調中線工程水資源調度為例，如圖1 所示，從主體來看，“水源公司—供水公司—自來水公司—用水戶”在橫向鏈條上分別具有供應商、分銷商、零售商、消費者的身份，以知識流動和價值網(wǎng)絡將知識載體構成整體；從環(huán)境及結構來看，知識生態(tài)系統(tǒng)具有學習、適應及進化功能，不同主體間的水資源的單向流動和知識的雙向多級流動推動知識生態(tài)系統(tǒng)更加關注與知識相關的外部環(huán)境，推動知識生態(tài)系統(tǒng)不同主體以不同程度的協(xié)作來保障工程安全及供水安全。總之，調水工程知識生態(tài)系統(tǒng)的核心目的是通過各個組成部分知識資源的流動帶動價值創(chuàng)造，增強個人或組織的核心競爭能力，并能夠快速地獲取盡可能多的經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益。

圖1 調水工程知識生態(tài)系統(tǒng)模型

1.2 調水工程的水資源調度分析

隨著數(shù)字技術的不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)成為調水工程可持續(xù)發(fā)展的重要資源，同時也為調水工程水資源調度提供了新的契機。如圖2 所示，圍繞現(xiàn)有研究從感知、調度、控制、評價4 個核心方面對調水工程水資源調度進行分析。

圖2 水資源調度流程

1.2.1 水資源調度感知分析

調水工程的水資源調度感知具有多重不確定性，具體表現(xiàn)為系統(tǒng)運行狀態(tài)受內(nèi)外部因素的影響具有不確定性、系統(tǒng)結構受水質水量變化具有不確定性等。因此，從時間演化來看，水資源調度感知可從當前階段和未來階段進行分析。在當前階段，利用物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等數(shù)字技術獲取調度區(qū)域的水質、水量及各地的水資源調度情況等，受水區(qū)域的經(jīng)濟、人口、地形地貌以及水資源狀況等，以及來自外部專家的研究成果及建議等[22]，基于以上數(shù)據(jù)對水質、水量等信息進行監(jiān)測、模擬、評價和報警。隨著時間的演化，持續(xù)做好水資源調度系統(tǒng)的預測和預警，將不同階段的數(shù)據(jù)進行集成為實時決策提供科學支撐。在該階段包含系統(tǒng)直接形成的顯性知識和調度管理人員以往經(jīng)驗形成的隱性知識，如何利用數(shù)字技術在海量多維的數(shù)據(jù)中快速獲取、篩選有用的信息，并傳遞給所需信息的調度人員，將有助于提高方案制定的效率。

1.2.2 水資源調度分析

在感知的基礎上，水資源調度需要基于供需平衡原則。基于可持續(xù)供應鏈的水資源調度涉及多重對象，流經(jīng)多個地區(qū)，易受沿線地區(qū)人類活動行為干預，面對這樣的耦合系統(tǒng)，科學準確地描述問題是調度階段的根本。不僅需要考慮水資源調度區(qū)域的來水量、供水量、突發(fā)事件等、還需要考慮水資源在輸水過程中面臨的突發(fā)事件、更需要考慮受水區(qū)域的調度目標、需水量和當?shù)厮葱畔⒌取Ｒ虼耍谠撾A段，需要綜合考慮短期調度、長期調度及實時調度并基于供需關系及環(huán)境變化來靈活調整調度方案，需要調度人員基于以往數(shù)據(jù)、經(jīng)驗，依據(jù)調度地區(qū)的季節(jié)性特征作出調整，統(tǒng)籌制定調度計劃（年計劃、月計劃）及目標，基于知識載體來將隱性知識顯性化，將個體層次知識協(xié)調整合，通過多樣化形式傳遞給組織內(nèi)成員，做好調度方案的綜合制定。

1.2.3 水資源調度控制分析

在水資源調度中，不可避免會存在數(shù)據(jù)采集誤差、調度經(jīng)驗難以匹配現(xiàn)實調度等預測與現(xiàn)實不匹配的狀況，因此需要提高對閘泵閥群的精準控制，實現(xiàn)精準調度，達到少人值守、無人值守的狀態(tài)。該階段，需要基于調度管理權限，依據(jù)實時的水情、用水需求等情況，按照調度目標下達實時的調度指令，統(tǒng)籌上下游的閘泵閥群。在調度中心、管理分中心、地級站/所三級調度和自動控制、現(xiàn)地控制兩級控制的運行模式下[23]，調度方案涉及水資源的環(huán)境管理、工程安全監(jiān)測、應急管理等內(nèi)容。基于調度方案實施的運行模式和管理內(nèi)容，實現(xiàn)水資源調度知識生態(tài)系統(tǒng)中的多主體的多層次交互協(xié)同將有利于調水工程非線性耦合智能控制的實現(xiàn)。

1.2.4 水資源調度全周期評價

在水資源調度中，基于工程不同發(fā)展階段和核心目標，對調度方案及其效果不斷分析、不斷總結經(jīng)驗，并做好信息的反饋和升級，為統(tǒng)籌多目標下的調度決策和優(yōu)化供水方案提供指導。依據(jù)調水工程發(fā)展周期，不斷對水資源調度的模型、方案等進行持續(xù)改進，實現(xiàn)調度綜合效益最大的目標[22]。基于多層級、多主體、多情境的經(jīng)驗綜合和反饋建立能夠從綜合角度反映水資源調度措施執(zhí)行效果的評價指標、評價模型，進而提升水資源調度的數(shù)字化動態(tài)能力。

1.3 數(shù)字化動態(tài)能力特征分析

數(shù)字化動態(tài)能力以數(shù)字技術為支撐，反映出水資源調度在外部環(huán)境不斷變化的情形下如何通過不斷提高知識資源的價值來應對不斷變化的外部環(huán)境。依據(jù)學者Teece[8]對動態(tài)能力的分類，將數(shù)字化動態(tài)能力劃分為數(shù)字化感知能力、數(shù)字化捕獲能力、數(shù)字化價值共創(chuàng)能力。即在水資源調度運行管理中，了解利益主體對水資源調度管理的訴求并與外部利益主體實現(xiàn)聯(lián)盟合作關系。在此基礎上，基于價值共識演化不斷拓寬知識生態(tài)系統(tǒng)邊界，實現(xiàn)眾多利益主體間的協(xié)同溝通。最后，在外部環(huán)境及技術演化下，實現(xiàn)更加敏捷的價值共創(chuàng)能力，以生態(tài)系統(tǒng)多層次協(xié)同來提升水資源調度的可持續(xù)發(fā)展。基于以上分析，將其特征概括如下：

1.3.1 復雜性

大規(guī)模、長距離、跨區(qū)域、跨流域的調水工程，具有涉及利益相關者眾多、與社會交叉點密集、準公共物品屬性等顯著特征、在這樣的特征下，調水工程水資源調度面臨著復雜多樣的外部環(huán)境和不斷變化的利益相關者需求，要求調度人員不斷根據(jù)環(huán)境的變化應用數(shù)字技術來提高獲取知識和應用知識的能力，進而提升應對復雜問題的能力，保障安全生產(chǎn)與運營。

1.3.2 價值性

調水工程通過協(xié)調利益相關者的動態(tài)訴求，推動水資源調度持續(xù)優(yōu)化調水工程可持續(xù)供應鏈管理的績效和水平，以此實現(xiàn)對知識資源的充分利用。價值的創(chuàng)造是數(shù)字化動態(tài)能力的最根本特征，需要不斷關注利益主體的需求，利用供應鏈知識網(wǎng)絡來獲取異質而又互補的資源，以此快速響應利益主體對產(chǎn)品和服務的需求，將知識資源轉換為優(yōu)勢。

1.3.3 持續(xù)性

數(shù)字化動態(tài)能力主要體現(xiàn)為調水工程的水資源調度能夠在面對不同的發(fā)展環(huán)境下，以知識為基礎，利用數(shù)字技術來不斷提高對數(shù)字技術的應用能力。同時數(shù)字化動態(tài)能力也要求水資源調度持續(xù)性學習，在現(xiàn)有知識存量的基礎上，推動知識生態(tài)系統(tǒng)持續(xù)演化，不斷地獲取新知識、吸收新知識、創(chuàng)造新知識，建立與可持續(xù)競爭優(yōu)勢一致的知識網(wǎng)絡。

1.3.4 協(xié)同性

在調水工程內(nèi)外部環(huán)境下，與利益相關者實現(xiàn)協(xié)同是知識流動和知識管理的重要內(nèi)容。調水工程知識生態(tài)系統(tǒng)結合外部環(huán)境，根據(jù)利益相關者的需求變化不斷優(yōu)化自身知識資源，在動態(tài)變化的外部環(huán)境中獲取異質性知識，提高知識存量，在外部環(huán)境變化和內(nèi)部知識網(wǎng)絡的協(xié)同交互下，與利益相關者實現(xiàn)互惠共生，以協(xié)同共生的生態(tài)系統(tǒng)來反饋生命周期下的數(shù)字化動態(tài)能力。

2 考慮水資源調度的調水工程數(shù)字化動態(tài)能力生成邏輯

2.1 基于水資源調度的數(shù)字化目標

伴隨著數(shù)字技術與調水工程水資源調度的不斷深入融合，利益主體之間交流溝通的渠道和方式更加多樣、各類系統(tǒng)要素不斷聚集、整合，推動水資源調度在知識生態(tài)系統(tǒng)中不斷趨于平穩(wěn)和均衡。通過知識生態(tài)系統(tǒng)中知識載體、知識載體與環(huán)境的交互進一步以知識流動子系統(tǒng)和知識管理子系統(tǒng)來推動水資源調度在感知、調度、控制、評價環(huán)節(jié)建立常規(guī)應急協(xié)同調度機制，逐步達到組織內(nèi)、組織間，以及整個生態(tài)系統(tǒng)的互惠共生，進而構建數(shù)字化能力的動態(tài)良性循環(huán)體系，實現(xiàn)整個生態(tài)系統(tǒng)的價值共創(chuàng)共享，將實現(xiàn)利益相關者的價值協(xié)同作為調水工程水資源調度的數(shù)字化目標。

2.2 水資源調度知識流動演化分析

知識流動子系統(tǒng)是知識在系統(tǒng)中的變化情況，通過不同的主體，即利益相關者借助數(shù)字技術或平臺實現(xiàn)知識的獲取、交換、處理和分析使得知識生態(tài)系統(tǒng)不斷增值。其中，可將水資源調度面臨的眾多利益相關者劃分為內(nèi)外部利益相關者，內(nèi)部利益相關者包括提供水資源等產(chǎn)品和服務的供應商、分銷商、零售商等，外部利益相關者包括接受產(chǎn)品或服務的用水戶、提供政策建議的科研機構、專家等。隨著生命周期的演化，利益相關者的訴求也在不斷變化，內(nèi)部利益相關者在水資源調度發(fā)展過程中不斷進行自我評估，外部利益相關者在環(huán)境不斷變化下，對經(jīng)濟、社會、環(huán)境的變化作出評價，對水資源調度的水質、水量等提出相應的期望和要求；利益訴求借助以物聯(lián)網(wǎng)、云平臺、人工智能為代表的數(shù)字技術及平臺得到匯集。知識流動子系統(tǒng)借助數(shù)字技術及平臺收集利益訴求，將有關水資源調度的水質數(shù)據(jù)、水文數(shù)據(jù)、監(jiān)測數(shù)據(jù)等經(jīng)由個體層面不斷推動其他層面進行相應的采集、傳輸和交換。如圖3 所示，在“數(shù)據(jù)—信息—知識流動”的演化邏輯上，依次從個體、團隊、組織的組織內(nèi)和組織間進行知識的獲取、交換、處理和分析，以適應不斷變化的外部環(huán)境。

2.2.1 個體層面知識流動分析

知識具有隱形和顯性之分，顯隱知識的循環(huán)互動可以跨越個人、團隊、組織，最后再回到個體層面。知識創(chuàng)造理論認為知識是在無限循環(huán)的互動中產(chǎn)生的[24]。知識流動子系統(tǒng)通過隱性知識和顯性知識的內(nèi)化、外化、結合和社會化來提升組織內(nèi)知識的存量。個體層次的知識流動表現(xiàn)為利用數(shù)字技術采集水質、水文、水情等數(shù)據(jù)，通過數(shù)字平臺收集整理相關訴求，以此通過組織內(nèi)和組織間顯性知識的結合來統(tǒng)籌考慮水庫蓄水情況，利用顯隱知識的內(nèi)外與化外、隱性知識的社會化來對需水地區(qū)的來水和各口門的用水需求進行預測，借助數(shù)據(jù)分析等相關決策支持技術制定年度調度計劃和優(yōu)化調度方案。通過組織間和組織內(nèi)個體之間的結合、社會化、內(nèi)化與外化過程，推動個體將獲得的知識應用于水資源調度管理中，不斷提高自身對數(shù)字技術的理解和應用，更快地在海量數(shù)據(jù)中獲取所需數(shù)據(jù)并傳遞給所需數(shù)據(jù)主體，并以個體知識網(wǎng)絡結構推動知識在更高層次之間的流動，實現(xiàn)個體知識的螺旋式上升。

2.2.2 團隊層面知識流動分析

調水工程水資源調度不同業(yè)務單元之間的知識流動是其最重要的組織模式。在團隊層面，組織內(nèi)的知識流動主要表現(xiàn)為不同業(yè)務單元的知識交互，不同業(yè)務單元圍繞水資源的調度與分配，供水、發(fā)電、航運等多目標統(tǒng)籌協(xié)調等方面進行交流溝通，基于以上內(nèi)容建立信息共享機制，實現(xiàn)水情、冰情、雨情、重要斷面調度控制要素等監(jiān)測信息及調度信息的實時共享，進而通過知識流動來優(yōu)化水資源調度的平穩(wěn)運行；組織間的知識流動，主要表現(xiàn)為調水工程內(nèi)某些業(yè)務單元與外部的項目團隊、技術團隊等的談判、聯(lián)盟等，在這些交互中，將外部習得的知識轉移到工程內(nèi)部，使得團隊成員在完成數(shù)字技術產(chǎn)品或服務時能夠有更堅實的知識基礎，使得管理層能夠更加科學決策，優(yōu)化組織運營模式。

2.2.3 組織層面知識流動分析

調水工程的水資源調度會與其他企業(yè)在團隊層面、個體層面進行知識的流動和交互。如圖3 所示，調水工程在與政府部門、科研機構、通信公司、科技公司等組織進行交流時，主要是工程內(nèi)某一業(yè)務單元的某些人員來完成知識的交流，通過知識的流動來更新自身的知識儲量，更好地了解用戶的需求、更好地對產(chǎn)品和服務進行優(yōu)化，實現(xiàn)競爭優(yōu)勢。如中國南水北調集團有限公司水資源調度的相關技術人員、管理人員需要積極配合水利部、國家發(fā)改委等部委以及沿線相關政府開展或參加相關專題會議、技術咨詢、座談交流等來推動工程各項后續(xù)工作，以不同組織間的交互，協(xié)商來統(tǒng)籌考慮水價、水費收繳機制等問題，積極推動工程效益提升。

圖3 調水工程知識流動演化

2.3 水資源調度知識管理演化分析

知識經(jīng)由知識流動子系統(tǒng)形成調水工程應對常態(tài)環(huán)境的新知識，知識流動子系統(tǒng)中知識流動越快、跨越層次越寬，水資源調度管理面對常態(tài)環(huán)境越能敏捷，但僅僅能夠靈活應對常態(tài)環(huán)境遠遠不夠。數(shù)字技術下，外部環(huán)境對水資源調度的網(wǎng)絡安全、數(shù)字技術的篩選和集成提出更高層次的要求，調水工程面臨的問題從以常規(guī)問題為主的探索式問題到越來越多的突破式問題，需要水資源調度管理充分發(fā)揮業(yè)務集成、數(shù)據(jù)集成、實體環(huán)境集成等能力，并將此能力不斷進行形成、篩選、系統(tǒng)化，以此推動數(shù)字化動態(tài)能力的形成，即借助水資源調度管理的基礎知識，經(jīng)由各方利益主體的訴求演化對知識進行相應的整合，實現(xiàn)知識在工程內(nèi)部的快速轉移并創(chuàng)造價值，進而利用知識處理生命周期中面對的突破式問題。因此，在知識管理子系統(tǒng)中，需要在應急情形下，常規(guī)調度能夠快速轉化為應急調度，從而建立全方位的立體調度，在轉變過程中，離不開水資源調度以往形成有規(guī)律可循的管理模式，即組織慣例。組織慣例包括慣例形成、慣例選擇、慣例復制和慣例變革。其中，慣例形成源于水資源調度管理與知識的交互，是指在不斷變化的外部環(huán)境下，現(xiàn)有的知識資源能以有效匹配水資源調度管理現(xiàn)階段面臨的問題，因此需要產(chǎn)生新知識、新慣例來應對環(huán)境的變化。慣例選擇即慣例篩選，在外部環(huán)境的刺激下，形成了各式各樣的慣例，但這些慣例未必都能夠推動調水工程有效應對環(huán)境的變化，企業(yè)需要根據(jù)自身發(fā)展階段和需求對慣例進行評估、選擇，篩選到對水資源調度管理應對環(huán)境發(fā)展最有利的慣例。慣例復制是指將慣例系統(tǒng)化，將前期發(fā)展形成的慣例進行系統(tǒng)總結，將對于水資源調度管理有利的慣例不斷總結、系統(tǒng)化便于調水工程應對發(fā)展問題更靈活敏捷。慣例變革是指慣例的創(chuàng)新，是水資源調度管理應對突破式問題的重要指導依據(jù)，是將新知識與外部環(huán)境交互融合，形成調水工程區(qū)別于其他的獨特優(yōu)勢。

在調水工程水資源調度面臨突破式問題時，如在運行險情、工程安全險情、水質突發(fā)污染事故，以及特殊供水需求等特殊情況下，需要通過對水質、水量等應急事件相關數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測和接收，依據(jù)采集的實時采集信息，判斷事件類別并確定區(qū)域。基于以上信息，調用實時調度信息中的調度方案，在統(tǒng)籌分析應急情形下，對應急方案進行補充更正，將應急響應方案作為調度的邊界條件，生成調度方案。其次，基于會議協(xié)商等形式，作出完備的應急響應方案并付諸實施。最后，通過對應急預案方案等的評估，從中吸取教訓，作出經(jīng)驗總結，不斷在應急突發(fā)事件中積累經(jīng)驗，更新調水工程面對此類問題時的知識儲備。如2021年下半年，江漢流域中下游發(fā)生較大汛情，在氣象預測等前期階段的基礎上，長江委強化持續(xù)監(jiān)測預警，以精準科學調度為核心對江漢上中游水庫群進行控制，并持續(xù)性優(yōu)化丹江口調度方案，實現(xiàn)了預期調度目標，成功取得防汛和蓄水的雙收獲，為下一年度供水計劃的實施打下了堅定的基礎。

2.4 水資源調度數(shù)字化動態(tài)能力演化分析

在動態(tài)環(huán)境下，調水工程數(shù)字化動態(tài)能力的實現(xiàn)離不開可持續(xù)供應鏈鏈條上各利益相關者組成的知識網(wǎng)絡，在該知識網(wǎng)絡上，位于不同節(jié)點的利益主體擁有不斷變化的訴求，調水工程借助數(shù)字技術和平臺收集、整理相應的訴求，進而在安全運營管理的基礎上匯集利益主體的數(shù)據(jù)，以“數(shù)據(jù)—信息—知識流動—知識管理—數(shù)字化動態(tài)能力”的邏輯提高其應對外部環(huán)境變化、自身生態(tài)系統(tǒng)演化的基礎和能力。

調水工程在發(fā)展過程中，需要利用數(shù)字技術來解決面臨的問題和挑戰(zhàn)，就需要掌握高速度、高容量和多類型的碎片化數(shù)據(jù)，在海量數(shù)據(jù)的基礎上，篩選形成處理問題的基本信息，進而形成應對外部動蕩環(huán)境的知識。借助數(shù)字技術獲取運行過程中涉及到的各類數(shù)據(jù)，獲取常態(tài)及應急事件下水量、水情等基礎數(shù)據(jù)，在此數(shù)據(jù)的基礎上，借助業(yè)務內(nèi)網(wǎng)以個體層面和團隊層面實現(xiàn)運行管理中工程所需各類數(shù)據(jù)的傳輸和交換，借助業(yè)務外網(wǎng)實現(xiàn)調水工程與政府部門、科研機構、其他企業(yè)間的互聯(lián)共通。以智慧平臺為基礎，將來自各渠道的數(shù)據(jù)以統(tǒng)一的標準建立數(shù)據(jù)資源中心，保證數(shù)據(jù)入口、管理的安全性，并以此為分析提供科學決策依據(jù)，保證頂層決策的科學性和準確性。

知識流動的不確定性和復雜性要求企業(yè)具備知識管理能力來提升企業(yè)的數(shù)字化動態(tài)能力[25]。調水工程的知識管理包括知識學習和組織慣例，新知識使調水工程有效應對外部的動蕩環(huán)境，形成數(shù)字化動態(tài)能力，但在形成數(shù)字化動態(tài)能力中，組織慣例的變革起到不可忽視的作用[26]。知識學習由“知識創(chuàng)造—知識整合—知識轉移—知識利用”組成，通過知識活動的層層深入來為調水工程注入價值性的異質性知識資源。組織慣例的改變和調整可以使調水工程更好地應對環(huán)境變化，組織慣例子系統(tǒng)由“慣例形成—慣例選擇—慣例復制—慣例變革”組成，通過慣例的不斷變革更新使得調水工程有效應對外部環(huán)境。通過“知識—慣例”螺旋式上升和交互，為調水工程的數(shù)字化動態(tài)能力的形成提供基礎。

如圖4 所示，數(shù)字化動態(tài)能力在知識流動和知識管理的基礎上，通過知識管理的三大要素的演化，即人員演化、技術演化、流程演化來推動調水工程形成數(shù)字化感知能力、數(shù)字化捕獲能力和數(shù)字化價值共創(chuàng)能力。在不同發(fā)展周期下，通過“數(shù)據(jù)—信息—知識”的反復循環(huán)來實現(xiàn)利益相關者的價值協(xié)同，更好地貫徹可持續(xù)供應鏈的三重底線原則，擔負調水工程發(fā)展的責任和使命。

圖4 調水工程的水資源調度數(shù)字化動態(tài)能力演化

2.5 數(shù)字化動態(tài)能力運行機理分析

數(shù)據(jù)是調水工程的水資源調度安全運營管理的重要保障，是運行效率的重要渠道。調水工程信息化建設是實現(xiàn)數(shù)據(jù)在全渠道的共享和反饋，發(fā)揮數(shù)據(jù)共享、業(yè)務協(xié)同、流程優(yōu)化、決策輔助等效果，因此調水工程數(shù)字化動態(tài)能力的最終是實現(xiàn)調水工程的協(xié)同，如圖5 所示，主要表現(xiàn)為層級協(xié)同、關系協(xié)同和生態(tài)系統(tǒng)協(xié)同。其中，層級協(xié)同可以提高調水工程內(nèi)部整體性、關系協(xié)同可以增強系統(tǒng)開放性、生態(tài)系統(tǒng)協(xié)同可以促進系統(tǒng)的有序演化。在此基礎上，進一步實現(xiàn)經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益。

圖5 數(shù)字化動態(tài)能力運行機理

2.5.1 層次協(xié)同

層次協(xié)同主要體現(xiàn)在調水工程內(nèi)部，在這一階段，數(shù)字化組織能力發(fā)揮其核心作用，在該能力下，知識生態(tài)系統(tǒng)中的個體、團隊和組織之間分層進行演化。調水工程內(nèi)部的目標、觀念、制度以此達到一致性和匹配性。在此過程中，調水工程各級成員對于企業(yè)化管理的可持續(xù)發(fā)展和安全運營擁有著相同的愿景，對自身在供應鏈中起到的作用有清晰明確的認知。在利用數(shù)字化技術進行調度管理時始終貫徹以三重底線為基礎的可持續(xù)供應鏈理念，在調水工程內(nèi)部優(yōu)化管理模式和方式下，保障現(xiàn)有制度能夠有效匹配外部環(huán)境和內(nèi)部不同層次員工的需求，進而提高系統(tǒng)內(nèi)部的整體性。

2.5.2 關系協(xié)同

關系協(xié)同是在層次協(xié)同的基礎上，進一步利用數(shù)字技術融合調水工程外部利益相關者，推動數(shù)字化運營能力在該階段發(fā)揮核心作用。此時數(shù)字化動態(tài)能力作用的實現(xiàn)突破了組織邊界，以政府、科研機構、金融機構等為代表的個體、團隊和組織的意義發(fā)生了變化，內(nèi)部的個體和外部的個體組成該階段的個體、內(nèi)部的團隊和外部的團隊組成該階段的團隊、企業(yè)和其他企業(yè)組成該階段的組織，彼此之間相互交互，使得傳統(tǒng)調水工程企業(yè)運營能力下的信息不對稱在主體交互和信息技術的支持下得以解決，推動企業(yè)內(nèi)網(wǎng)、企業(yè)外網(wǎng)和企業(yè)專網(wǎng)之間在云平臺、數(shù)字孿生等技術下相互融合，有效傳輸整合來自調水工程內(nèi)部不同部門、外部基礎數(shù)據(jù)資源，推動調水工程在處理具體業(yè)務時能夠更快、更高效，增強系統(tǒng)的開放性。

2.5.3 生態(tài)系統(tǒng)協(xié)同

生態(tài)系統(tǒng)協(xié)同是在層次協(xié)同和關系協(xié)同的基礎上，進一步利用數(shù)字技術實現(xiàn)利益相關者之間、利益相關者與協(xié)同之間的相互作用、相互反饋。調水工程由于其特殊性，存在的多重利益相關者擁有著不同的利益訴求，生態(tài)系統(tǒng)協(xié)同推動了“點—線—面”的演化，使得各個主體之間能夠有效地進行知識的轉移、信息的對接、資源的整合以此來實現(xiàn)各主體之間利益的協(xié)同，使得組織能夠在利益相關者動態(tài)訴求的變化下不斷地調整，以此提高企業(yè)的韌性，促進系統(tǒng)的有序演化。

3 案例分析：南水北調中線干線工程建設管理局

3.1 案例選擇

截至2021年12月12日，南水北調中線一期工程已通水7年。據(jù)監(jiān)測顯示，中線工程自通水多年來，丹江口水庫和中線干線供水水質穩(wěn)定在Ⅱ類及以上標準，使河北省黑龍港流域500 多萬人告別了飲用高氟水、苦咸水的歷史。其中，中線干線工程建設管理局（以下簡稱中線建管局）作為南水北調中線干線工程建設與管理的大型國有企業(yè)，自主進行中線工程的建設、運營管理等活動。如圖6 所示，在智慧水利建設的總體布局下，南水北調中線干線工程信息化建設在眾多跨流域調水工程中表現(xiàn)突出，具有典型性和代表性，因此，本文以中線建管局來闡釋調水工程數(shù)字化動態(tài)能力的形成邏輯，為其他調水工程的數(shù)字化能力提升提供借鑒。

圖6 南水北調中線干線工程水資源調度數(shù)字化動態(tài)能力演

3.2 數(shù)字化動態(tài)能力分析

據(jù)調研可知，中線建管局自2008年開始初步設計信息化，2014年南水北調中線干線工程正式全線通水，中線建管局按照“供水能力補短板、工程運行強監(jiān)管”的總體思路積極推進了信息化建設工作，中線建管局開始步入數(shù)字化階段。2018年中建局依托集成技術，建立中線一張圖，建設集數(shù)據(jù)服務、功能服務、大數(shù)據(jù)分析服務、時空信息服務平臺，集成了高性能的南水北調中線干線項目，自此進入智慧化階段。因此，依據(jù)其發(fā)展階段特征，將2008—2014年作為建設期，2014—2018年作為運行期，2018年至今作為中線建管局轉型期。

3.2.1 知識生態(tài)系統(tǒng)演化

從信息網(wǎng)和生態(tài)網(wǎng)的交互來看知識生態(tài)系統(tǒng)的演化。中線建管局數(shù)據(jù)中心包括業(yè)務外網(wǎng)、業(yè)務內(nèi)網(wǎng)和控制專網(wǎng)。從其發(fā)揮作用來看，業(yè)務外網(wǎng)主要為對外訪問、對外發(fā)布信息等，實現(xiàn)與外部環(huán)境利益訴求的交互；業(yè)務內(nèi)網(wǎng)主要部署視頻監(jiān)控系統(tǒng)、安防監(jiān)控系統(tǒng)、自動化辦公系統(tǒng)等輔助生產(chǎn)系統(tǒng)；控制專網(wǎng)主要為自動化調度系統(tǒng)等生產(chǎn)系統(tǒng)。3 種不同的網(wǎng)絡獨立運行，承載著不同業(yè)務。從業(yè)務外網(wǎng)來看調水工程水資源調度的知識生態(tài)系統(tǒng)，業(yè)務外網(wǎng)通過組織內(nèi)與組織外的交互，以網(wǎng)絡媒體等與公眾交互，了解社會公眾對水資源調度管理的相關期望、收集科研機構等對水資源調度管理的政策建議、實現(xiàn)與外部公司的聯(lián)盟合作以達到工程效益的不斷提升。從業(yè)務內(nèi)網(wǎng)來看，內(nèi)網(wǎng)主要實時采集并傳輸安全監(jiān)測、水質水量等信息，使得調度管理人員能夠根據(jù)水文、水質等信息的共享及時了解工程各業(yè)務單元的狀態(tài)，以組織內(nèi)交互來不斷提升知識儲量，達到各業(yè)務單位內(nèi)部數(shù)字能力與外部環(huán)境相互匹配的狀態(tài)。從控制專網(wǎng)來看，主要通過對水利機械的實施控制來了解工程運行狀態(tài)并進行工程自動化控制。通過知識生態(tài)系統(tǒng)中知識載體在系統(tǒng)中的交互來實現(xiàn)系統(tǒng)的不斷擴張。

3.2.2 數(shù)字化動態(tài)能力生成

從中線建管局水資源調度的實體環(huán)境來看數(shù)字化動態(tài)能力的生成。總調中心、分調中心、中控室相互配合。其中，總調中心作為核心，通過監(jiān)視工程全線重點斷面的調度數(shù)據(jù)進行調度指令的制定和下發(fā)；分調中心作為中介和橋梁，通過監(jiān)視負責管轄范圍內(nèi)重點斷面調度數(shù)據(jù)，依次進行調度指令的上傳下達；中控室作為支撐，負責對調度指令執(zhí)行情況進行核實、糾正、反饋及水情相關數(shù)據(jù)的審核上報。基于以上知識主體的結構和功能，借助中線建管局工程平臺的演化，通過建設期的計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡系統(tǒng)，運行期的計算網(wǎng)絡系統(tǒng)擴容、通信傳輸系統(tǒng)擴容，轉型期中線云平臺等實現(xiàn)信息的集成與傳遞。基于基礎支撐平臺、“BIM+GIS”平臺、“BIM+GIS+VR”平臺的演化不斷提升中線建管局在水資源調度感知、調度、控制、評價循環(huán)鏈的能力，以此形成數(shù)字化感知能力、數(shù)字化捕獲能力、數(shù)字化價值共創(chuàng)能力。最終借助實施決策和價值協(xié)同實現(xiàn)調水工程水資源調度的經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益。

3.2.3 數(shù)字化動態(tài)能力運行機理分析

（1）層次協(xié)同。從業(yè)務應用的演化來看中線建管局水資源調度數(shù)字化動態(tài)能力的作用機理。自動化調度系統(tǒng)由6 套子系統(tǒng)構成，分別為日常調度管理系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、水質監(jiān)測系統(tǒng)、安全監(jiān)測系統(tǒng)、大屏顯示系統(tǒng)、閘站監(jiān)控系統(tǒng)，以此實現(xiàn)監(jiān)控及自動化輸水調度。其中，日常調度管理系統(tǒng)主要為“自動采集水情數(shù)據(jù)—擬定調度指令—發(fā)布調度指令—記錄調度過程”，以此實現(xiàn)對工程全流程的可追溯；視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要對調水工程關鍵斷面等的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)視；水質監(jiān)測系統(tǒng)以對監(jiān)測點水質狀態(tài)的實時監(jiān)測及研判，保證將合格優(yōu)質的水資源送達給用水戶；安全監(jiān)測系統(tǒng)以對工程建筑物內(nèi)數(shù)據(jù)的實時提取來分析工程是否安全平穩(wěn)運行；大屏顯示系統(tǒng)主要是展示現(xiàn)地視頻、運行各細化管理內(nèi)容；閘站監(jiān)控系統(tǒng)以對閘門調整指令的準確執(zhí)行，以遠程操控閘門。在不同系統(tǒng)圍繞著水質安全、工程安全等目標下，調度人員對所有水情、冰情、工情等信息全天不間斷地進行匯總分析，以此通過系統(tǒng)間的相互配合來實現(xiàn)水資源調度的精確性和準確性。

（2）關系協(xié)同。中線建管局基于生命周期不斷優(yōu)化水資源調度的業(yè)務流程。一是調度值班人員從居住生活在閘站到遠程控制，這一轉變的實現(xiàn)離不開自動化系統(tǒng)對節(jié)制閘、分水閘等閘門的統(tǒng)一操控；二是從現(xiàn)地巡查為主到工程巡查系統(tǒng)及視頻監(jiān)控系統(tǒng)相互配合，通過對信息的集成，不斷優(yōu)化設施設備在安全運行等方面的業(yè)務流程；三是從手工記錄調度信息、人工分析到依據(jù)視頻智能分析系統(tǒng)實現(xiàn)了渠道、建筑物運行情況實時監(jiān)測、在線分析和安全預警；四是通過個項目組的協(xié)同配合開發(fā)了中線天氣APP，為輸水調度提供精準氣象信息，為南水北調中線冰期安全輸水提供重要的依據(jù)。在圍繞水資源調度利益主體訴求滿足下，不斷集成多種技術，與中國水利水電科學研究院、北京電信規(guī)劃設計院有限公司、領航動力信息系統(tǒng)有限公司展開多層次合作。

（3）系統(tǒng)協(xié)同。中線建管局先后演化形成的指揮系統(tǒng)以物聯(lián)網(wǎng)技術作為跨流域智慧調水工程的基礎，實現(xiàn)數(shù)據(jù)匯集和信息傳遞；以大數(shù)據(jù)技術作為跨流域智慧調水工程的支持，處理匯集多方位數(shù)據(jù)，并形成“知識”；以人工智能技術作為跨流域智慧調水工程的“大腦”，總結歸納知識，并凝聚“智慧”。以此將高新技術與調水工程緊密結合，通過“采集數(shù)據(jù)—匯集數(shù)據(jù)—形成共識—凝聚智慧”4 個階段，依次遞進，實現(xiàn)跨流域調水工程管理的智慧化升級，以保障中線安全為核心目標，以提高各部門的數(shù)字化能力為核心內(nèi)容，盡快形成具備預報、預演、預案等功能的智慧化中線系統(tǒng)，為智慧中線管理做好支撐、做好服務。

4 研究結論與啟示

數(shù)字化環(huán)境下，調水工程進入了新發(fā)展階段，形成了新發(fā)展格局，對其企業(yè)化管理提出了新的要求和挑戰(zhàn)。面對動態(tài)復雜的外部環(huán)境，數(shù)字技術原理及應用的掌握對于調水工程的科學調度具有直接影響關系。基于可持續(xù)供應鏈管理的調水工程，面臨著眾多的利益相關者和不斷變化的外部環(huán)境，構成了一個復雜的知識生態(tài)系統(tǒng)。在此背景下，將水資源調度劃分為以時間演化為核心的感知階段，以水源區(qū)和受水區(qū)供需平衡為指導原則的調度階段，以閘泵閥群為核心的控制階段，以不斷優(yōu)化調度的評價階段。基于以上環(huán)節(jié)，對水資源調度管理的數(shù)字化能力構成及特征進行分析，進而深入探討數(shù)字化動態(tài)能力的生成邏輯。最后，以南水北調中線建管局為例，對數(shù)字化動態(tài)能力進行了驗證和探究，為調水工程能力提升提供了相應的借鑒意義。

（1）在利益主體訴求匹配方面。調水工程水資源調度涉及眾多利益主體，需要統(tǒng)籌貫徹工程安全、供水安全及水質安全。因此，在動態(tài)復雜的環(huán)境下，知識生態(tài)系統(tǒng)中的內(nèi)部利益主體圍繞水資源調度的感知、調度、控制、評價等環(huán)節(jié)不斷評估企業(yè)內(nèi)部能力，外部利益主體圍繞工程運營維護中存在的問題進行訴求的表達。在此階段，調水工程要利用數(shù)字技術及平臺實現(xiàn)利益訴求的反饋及接收，進而不斷根據(jù)企業(yè)發(fā)展環(huán)境的變化提升自身經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益。

（2）在生成邏輯方面。通過知識生態(tài)系統(tǒng)中知識載體、知識載體與環(huán)境的交互推動了數(shù)據(jù)流、信息流、知識流的演化，彼此之間環(huán)環(huán)相扣。在借助數(shù)字技術將數(shù)據(jù)流轉換為信息流以此達到利益主體訴求匹配的情況下，企業(yè)一方面要將跨層次的知識流動作為核心，在營造共享開放的環(huán)境下，通過跨部門交流、聯(lián)盟等形式推動個體、團隊、組織之間的交流互動。企業(yè)另一方面要在學習模仿過程中提升應對常規(guī)事件的能力并要通過探索式創(chuàng)新來更新企業(yè)慣例以此適應不斷變化的外部環(huán)境，進而在調水工程不同發(fā)展階段，實現(xiàn)內(nèi)部數(shù)字化能力和外部環(huán)境的匹配。

（3）在運行機理方面。價值協(xié)同是調水工程的核心目標，也是推動知識創(chuàng)造、能力演化的重要條件。調水工程要圍繞水資源調度，圍繞系統(tǒng)的整體性、開放性和有序演化等方面，識別日益擴張的利益主體邊界，通過內(nèi)外部利益主體間的匹配來不斷對調水工程能力進行反饋，推動調水工程企業(yè)在利益主體訴求滿足的基礎上，不斷進行點、線、面層次的協(xié)同，進而推動調水工程在常態(tài)環(huán)境及應急環(huán)境下的韌性能力，實現(xiàn)調水工程的可持續(xù)發(fā)展。