项目管理信息化框架和模型研究
项目管理信息化框架和模型研究 传统的施工企业在全球化和信息化的趋势下，面临着国内外市场的激 烈竞争与信息化的深刻变革，特别是在项目管理中，信息技术的研究与应用越来 越多。施工企业项目具有的多样性、复杂性、分散性一系列特点决定了项目 管理是一个综合性强、适用性广的复杂系统工程。因此，在项目管理中实现信息 化，利用有效的计划、组织、管理和监控项目管理涉及的各个方面，能够实现以 较少的投入获得较优的效果，全面控制项目管理的全生命周期。
但由于不同的施工企业在项目管理信息化中的见解与思路不同，效果 也不同。美国策略顾问公司Hackett的一项调查结果显示，只有37%的信息化项目 在工期内完成，42%的信息化项目在预算内完成。在国内，绝大多数施工企业的 项目管理信息化建设仍然存在“信息孤岛”现象，表现在信息化进程缺乏规划、指 导和约束;信息化建设人才储备不足，整体人力资源水平有待提高;没有统一的行 业标准、编码体系;忽视信息系统的实用性等方面。
为使施工企业项目信息化具有代表性，本文基于项目管理理论，总结 项目管理信息化的特点与任务，以期建立相关的方案和模型。首先，针对施工企 业在项目管理信息化中面临的问题，论述了项目管理信息化的理论基础，涉及了 管理模式与信息技术两个方面;其次，结合施工企业工程项目的生命周期与项目 管理的领域，分析与总结信息化项目的特点与任务;最后，在应用系统的基础上， 提出项目管理信息化的方案和模型。如图1所示。
1、管理模式及信息技术研究 1.1管理模式 本文结合“5+3”工程项目管理模式的特点，将施工企业项目的管理模 式分为管理组织、管理活动与管理对象3个相对独立的角度考察，与图1的项目管 理信息化框架类似，分别属于空间中的3个不同维度。
一般管理组织是施工企业工程项目的参与者，亦存在如下3个不同维 度。
1)过程维度过程是“工作活动在时间和空间中的一个特定序列，它有一个开始点，一个结束点，每个活动有定义清晰的输入和输出”。过程维度将设 计、构造、建设、制造、使用、管理和维护建筑对象的参与者组织起来。主要的 参与者包括建筑设计师、结构工程师、土木工程师、分包商、材料和设备管理人 员、项目经理、业主、材料和设备供应商、工程监理人员及政府监管人员。
2)技术维度技术是“科学知识在具有明确目的的实践活动中的应用”。
技术维度将不同技术的参与者组织起来，共同提高项目效率、生产能力和盈利能 力。主要参与者有提供能够直接或间接地应用在建筑对象的设计、建设和营运方 面的组织。
3)政策维度政策是“文档化的准则或规则，用于指导决策制定”。主要 参与者有相关政府机构(如国土、规划、环保部门)、监管机构、金融和保险机构 以及教育和研究机构。政策维度的参与者不生产任何建筑产品，但负责化解风险 和解决冲突。
美国项目管理协会(ProjectManagementInstitute，PMI)提出项目管理知 识体系(projectmanagementbodeofknowledge，PMBOK)，将项目的管理活动分为 九大知识领域，如图2所示。
本文在PMBOK的基础上，考虑施工企业工程项目的实际情况，增加 安全与环境保护领域。在实际的管理活动中，每一项活动都要求包括PDCA循环， 即计划(plan)、实施(do)、检查(check)和处理(action)，并应信息化的要求，包括 程序化操作和非程序化操作。
由于项目实施存在一定的不确定性，因此，项目管理中会将一个项目 分解为若干个阶段，每一个阶段都有一定的要求作为继续下一个阶段的标志，称 为里程碑。项目的生命周期由项目的各个阶段构成，一般分为4个阶段:概念阶段、 发展阶段、实施阶段和结束阶段，如图3所示。
具体情况与项目的领域有关，如施工企业工程项目分为设计阶段 (design)、建设阶段(construction)和营运阶段(operation);软件研发项目分为需求分 析阶段、系统设计阶段、系统开发阶段、系统测试阶段和使用维护阶段。施工企 业工程项目的3个主要生命周期阶段能够进一步分为若干子阶段，这些子阶段又 各自依级别分为多个活动、子活动和任务。如D是设计阶段，D1是建筑、结构和 系统设计子阶段，D11是结构设计活动，D1.1a是概念化子活动，D1.1a.O1是建模 任务(见表1)。管理对象是指施工企业工程项目中的所有实体和概念(如资源、参与 者、过程、产品、项目、外部环境)，重点是项目的施工对象，分为单项工程、 单位工程、分部工程和分项工程4级。
1.2信息技术与信息化 信息技术是项目管理信息化的前提。信息技术的发展日新月异，从总 体上，主要包括计算机技术、网络技术、通信技术、数据库技术、多媒体技术、 微电子技术、自动化技术和人工智能技术。信息化在信息技术的前提保证下，需 要有信息资源、信息网络、信息人员和政策法规一起实现。本文主要涉及的信息 技术如下。
1)网络技术网络技术以信息共享、工作流一系列方式实现用户的协同 工作。使用网络技术不仅便于项目层的管理人员之间共享信息，也便于企业层和 项目层之间的协同工作。
2)数据库技术数据库包含几何的、物理的、技术的一系列技术实体的 特性和技术之间的关系。施工企业工程项目管理涉及大量数据如文档和图形等， 因此，使用数据库技术非常必要。
3)工作流技术工作流技术支持用户基于实际情况定义和管理的工作 流。在施工企业工程项目管理中存在许多比较固定的工作流，因此，使用工作流 管理技术能够加强管理效果，提高工作效率。
4)信息标准技术在施工企业工程项目管理信息化建设中，将存在大量 的数据信息交换，为保证数据在不同系统中的理解性，数据信息必须符合一定的 数据交换标准。
5)移动设备技术移动设备(如iPad)体积小、质量轻，在工程项目中应 用不仅易于携带，在与无线网络技术与信息化项目管理系统结合的基础上，也更 有助于管理人员在项目现场的工作。
6)人工智能技术人工智能技术的主要内容是模拟、延伸和扩展人的智 能的理论、方法、技术及应用。在施工企业工程项目中应用人工智能技术有助于 解决实际中的分析、预测和决策问题。2、信息化项目特点与管理任务 2.1信息化项目特点 信息化项目不仅存在传统项目管理的特点，也存在如任务目标不易量 化、任务需求变更频繁一系列传统项目管理不具有的特点。因此，传统项目管理 需要从以下几个方面入手完善。
1)从信息化特有领域入手，增加知识管理、创新管理之类传统项目管 理未涉及的内容。
2)鉴于信息化知识密集型的特点，重视管理中项目成员的结构、能力 与稳定性。
3)充分考虑信息化对传统项目管理的影响，如在管理能力方面。
2.2项目管理任务 传统项目管理需要完成以下3个任务，逐步实现信息化。①数据与文 件管理信息化在工程项目的全生命周期中实现全信息的数字化。主要应用数据库 技术与信息标准技术，建立全面规范的工程项目信息数据库、数据仓库与知识库。
②沟通交流信息化建立基于互联网与网络技术的沟通交流平台，使项目的参与者 实现信息收发的数字化，方便远程交流，并依托工程项目信息数据库等数字资源， 实现在线查询、招标、订货等工作。③项目过程信息化项目管理是一个持续的过 程，建立实时动态的工程项目管理系统，随时随需获取全面系统的管理信息，将 项目管理过程中的每一项内容都清晰地展现给管理者，以变化应对变化，与此同 时，支持科学的预控，能够在项目管理过程中预测下一步可能会出现的问题，使 各参与者及时修正或调整，保证项目的顺利完成，主要涉及工作流技术、数据库 技术和人工智能技术。
3、项目管理信息化方法与模型 项目管理信息化的关键在于信息资源。施工企业工程项目的信息资源 是不同参与者在同一生命周期阶段内和不同生命周期阶段之间的数据、信息和知 识交互。主要包括:结构化数据(如数据库)、半结构化数据(如电子表格等)、非结 构化数据(如图片)的转换。转换可能基于文件，或者基于服务器/客户端间的推/ 拉机制。其中，不仅包括发送和接收“语义丰富的”对象，也包括发送和接收基于文件的信息。
信息资源的多样性和在项目管理参与者之间转换数据方法的多样性 分为以下两类:①普通数据交换项目管理的参与者之间导出或导入的数据不是结 构化的，也不能够计算。如从3D对象中导出2D的CAD图，就会导致空间数据和 语义数据的丢失;②无缝数据交换项目管理的参与者之间导出和导入的数据是结 构化的，能够被识别和计算。无缝数据交换的主要特征是支持互操作。互操作性 是指两个或多个系统或组件之间交换信息和使用所交换信息的能力。主要包括专 属和标准两种实现技术方式。
图4中横坐标是时间轴上的项目生命周期阶段，纵坐标是空间轴上的 项目参与者。数据资源在时间轴和空间轴上不断发生。数据资源的两种类型实线 椭圆表示无缝数据交换，虚线椭圆表示普通数据交换。随着项目管理信息化的不 断发展，信息资源的内容及类型在时间轴和空间轴上不断变化，初期信息资源之 间主要是普通数据交换。根据变化的临界特征，建立项目管理信息化方案。在方 案实施之前，信息资源的发生与变化如图4所示。项目管理信息化方案按照项目 管理的各个参与方(AECO)需要逐步持续实现的步骤分为3个阶段。每个阶段进一 步分为若干步骤。阶段和步骤之间的差别在于:阶段之间是质变的，步骤之间是 渐变的。3个阶段分别是基于对象的建模、基于模型的协作和基于网络的整合(见 图5)。
施工企业工程项目的重要特点是不同参与者之间通过合同和安排等 进行沟通，以规避和降低风险。在实施信息化建设之前，项目管理往往需要纸质 的或不规范、不完整的文件。项目信息(如规范、质量、成本)一般情况较难从文 件获取，也不能从三维模型中派生，大多依赖于个人的主观判断。不同参与者之 间的协作实践没有统一的规范。工作流是线性的、异步的。因此，在实施信息化 建设之前，施工企业受到投入低和缺乏相互协作能力的困扰。
3.1基于对象的建模(见图6) 建立模型是项目管理信息化建设的第一阶段。在基于对象的建模阶段， 用户在设计、建设或营运阶段建立各自独立模型。参与者间传输和转换的数据流 主要包括组织模型、资源模型、活动模型(管理活动和施工活动)、产品模型和关 系模型。
1)组织模型组织是项目启动首先需要确定的内容。工程项目组织因为不同的施工企业，甚至不同的工程项目而具有不同的构成。
2)资源模型按照建筑工程定额分类，施工企业工程项目的资源分为周 转资源和消耗资源两种。周转资源主要包括机械设备和人力资源，其中，人力资 源分为管理人员、管工和工人;消耗资源主要包括构件、原材料和混合材料，如 混凝土。
3)活动模型活动有两个方面:管理活动和施工活动。管理活动主要包括 针对资源的管理活动、针对施工的管理活动和针对产品的管理活动;施工活动分 为单项工程、单位工程、分部工程和分项工程，具体的如混凝土工程、钢筋工程 和模板工程。
4)产品模型产品由部件和组成部件的构件组成，其中，构件分为简单 构件(主要包括墙、柱、梁、板、门、窗、面层)和复杂构件(主要包括房间、楼梯、 阳台)。
5)关系模型关系模型表现了工程项目组织与有关的外部组织的关系， 如与业主、供应商和分判商的关系。
在基于对象的建模阶段的协作实践和实施信息化建设之前的协作实 践相似，不同参与者之间没有重要的基于模型的相互交换。项目参与者之间的数 据交换是单向的，通信是异步的和脱节的。尽管二者在很多业务方面是类似的， 但是，基于对象建模带来的语义性质促进了对设计和建设问题的更快速和更详细 的解析，促进了对项目生命周期各个阶段的“快速跟踪”:一个工程项目仍在某个 阶段执行期间，通过设计和建设活动重叠交叉进行，从而节省时间。
基于对象的建模实现后，项目管理的参与者会认识到潜在的价值。在 此基础上，项目管理的参与者进入下一步过程和策略的变革:基于模型的协作。
3.2基于模型的协作(见图7) 在基于对象的建模阶段各个参与者与有关资源形成一体化的专门模 型，在基于模型的协作阶段，参与者之间基于模型实现交互和协作。基于模型的 协作既能够发生在同一项目生命周期阶段之内，也能够发生在两个项目生命周期 阶段之间。例如建筑模型和结构模型之间的交互是在设计阶段内部，结构模型和 钢梁模型之间的交互是在设计和建设阶段之间，建筑模型和设施维护模型之间的 交互是在设计和营运阶段之间。需要指出的是，在这种基于模型的协作中，只有一个协作模型需要保存3D数据来达到不同参与者间的语义交互。例如在3D对象 模型数据、规划数据、成本估计数据之间的交互。这样的交互为4D(时间)分析和 5D(成本估计)分析提供了可能。
3.3基于网络的整合(见图8) 在基于网络的整合阶段，项目管理信息化通过协作的方式建立、共享 和维护，贯穿整个项目生命周期。网络化整合可以通过模型服务器、单一的或分 布式数据库、SaaS(softwareasaservice，软件即服务)技术来实现。
在网络化整合中，模型成为跨领域的N维模型(N＞3)，从而允许在可 视化设计和建设阶段的复杂分析。在该阶段，管理超越了语义属性，而包括了业 务智能、精准建设原则、绿色环保政策和全生命周期成本管理等信息。协作工作 围绕着一个广泛、统一和共享的“螺旋式的”循环进行。
从过程角度看，模型和文件数据的同步交换带来项目生命周期阶段之 间广泛的重叠交叉，从而形成不分阶段的一体化过程。
基于网络的整合带来了“并行建设”，即所有项目活动是整合的(一体 化的)，设计、建设和营运的所有方面都是并行地被规划的，从而在优化建设能 力、营运能力和安全性的基础上达到最大化目标功能价值的目的，实现项目管理 的信息化。
4、结语 本文针对施工企业项目管理信息化建设，建立了项目管理信息化的方 案与模型。模型既研究了有利于实现信息的项目管理模式，也总结了信息技术的 应用，具有综合性强和适用性广的特点。
周宇光/中国海外集团，香港