關于水利工程管理信息化模型及架構的水利工程論文
1、引言
水利工程的管理是一項長期復雜的系統(tǒng)工程。水利工程建設周期長、規(guī)模大、技術條件復雜，關乎國計民生，從工程規(guī)劃、勘察設計、工程實施、竣工驗收到運營管理整個生命周期中，需要協(xié)調(diào)征地、移民、環(huán)境保護、水土保持等諸多環(huán)節(jié)。水利工程管理過程中需要處理龐雜的信息，對信息資源開發(fā)與共享、信息支撐技術要求更高。
信息技術的發(fā)展進一步推動了水利工程管理信息化，在水利工程管理中充分利用信息技術，開發(fā)和利用信息資源，包括信息采集、傳輸、存儲、處理等。水利工程信息化滿足了工程參與各方的資源共享要求，整合、優(yōu)化了項目法人、設計、監(jiān)理、施工各方的信息資源與實體資源配置。借助于水利工程管理系統(tǒng)，能夠?qū)崟r匯總、分析水利工程管理過程中產(chǎn)生的信息，并且根據(jù)統(tǒng)一的信息格式與標準，生成數(shù)據(jù)報表，提高信息的傳輸效率和準確性。同時，信息接收方根據(jù)接收到的信息，及時高效決策，提高工程管理效率和決策的科學性。
長期以來，水利工程管理信息化并不是由需求驅(qū)動，主要靠技術革新來推動。傳統(tǒng)的信息化模式主要從特定的技術方案出發(fā)，未能充分考慮信息技術與組織業(yè)務的匹配程度，同時忽略了工程參與者的真實需求和所擁有的信息資源。水利工程管理信息化的解決方案應當以信息技術與業(yè)務組織的匹配關系為重點，建立水利工程管理信息化模型，以實現(xiàn)業(yè)務通用性。
2、水利工程管理信息化的內(nèi)涵與特點
2.1水利工程管理信息化的內(nèi)涵
信息化不僅僅指信息技術本身的應用，它是與組織需求密切相關的一項系統(tǒng)工程。信息化的目標應該是，基于信息技術提供的可能性，對現(xiàn)有的業(yè)務過程進行綜合分析和改進，然后開發(fā)和利用計算機系統(tǒng)。水利工程管理信息化建設過程，不僅是工程管理信息系統(tǒng)的建立，同時也是組織架構與溝通機制、信息共享與知識創(chuàng)新模式不斷調(diào)整不斷完善的過程。水利工程管理信息化涉及不同組織內(nèi)部或組織之間、不同工程之間以及工程與政府和社會公眾之間的信息溝通等一系列問題。
水利工程從規(guī)劃設計、建設到運營的整個生命周期中，不同的階段有不同的參與方，面臨不同的管理問題，相應的信息化需求也不相同。在水利工程的規(guī)劃設計階段，管理信息化主要以規(guī)劃為主，這一階段的需求是設計的可視化和工程所產(chǎn)生效應的預測。主要包含工程投資計劃情況、工程預期效益情況等方面的內(nèi)容。在工程建設階段，參與的協(xié)作單位較多，信息系統(tǒng)需要支持跨地域、跨組織、跨時段的協(xié)作。工程建設階段的管理信息化以施工為主，實現(xiàn)施工現(xiàn)場的精細化、自動化控制。由于施工現(xiàn)場勞動密集，人員流動大，物料控制要求高，需要將現(xiàn)場信息及時傳達至控制方，對工期、成本和風險加強控制。水利工程的運營期具有長期性，管理信息化主要以監(jiān)控、維護為主，通過信息化對各種資源進行合理配置，提高管理的效率，降低運營成本，確保工程的健康合理運行，以發(fā)揮工程的最大效益。
水利工程生命周期中的各個階段相對獨立，不同階段的管理組織形式和管理重點不相同，信息化的需求也不相同，所以在水利工程信息化建設不同階段采用的技術平臺也不相同。還應當建立與技術平臺相適應的管理模式、信息溝通共享機制、工程案例知識積累與創(chuàng)新機制。工程管理信息化的內(nèi)涵可以歸納為運營管理、伙伴協(xié)作、公眾服務和集成創(chuàng)新[2]。根據(jù)水利工程的特點，水利工程管理信息化應當包括整個生命周期，涵蓋組織管理、組織溝通、資源調(diào)配、產(chǎn)品生成等方面，其內(nèi)涵可以歸納為：公眾服務、建設管理和集成創(chuàng)新(見圖1）。
2.1.1公眾服務
水利工程項目關乎國計民生，是公益性工程項目。水利工程項目的建設會影響公眾居住環(huán)境、移民安置，在信息時代，社會公眾對水利工程項目建設的關注度越來越高，對工程項目建設的信息透明度有了更高的要求。社會公眾對于涉及自身利益的.水利工程項目享有知情權，需要了解工程項目的概況、工程項目建設的必然性、施工期和運行期可能產(chǎn)生的影響問題等洞時，社會公眾需要一定的渠道向主管部門、項目建設方等提出意見與要求。由于社會公眾的信息訴求，需要建立工程項目信息發(fā)布平臺，通過項目信息門戶，將項目信息及時向社會公眾傳達，特別是一些熱點工程項目。同時，社會公眾也可以通過信息門戶與項目建設方交流、互動，提出要求與看法。建立工程項目建設信息平臺不僅可以保證社會公眾對項目的知悉權，增加了工程建設的透明度，為社會公眾對工程項目的建設進行監(jiān)督提供了渠道，保證社會公眾的利益，也可以集思廣益，發(fā)動社會公眾為項目建設諫言獻策，使項目更加順利地實施。
2.1.2建設管理
建設管理是水利工程管理信息化的核心。建設管理不僅是指水利工程施工階段管理，還包括水利工程決策階段、設計階段及運營管理階段。水利工程決策階段主要是論證工程的可行性，得出評估報告。對水利工程而言，生態(tài)環(huán)境影響及移民等是最為重要的考慮因素。水利工程設計階段主要是實地勘察，繪制工程圖紙。施工階段工程參與方眾多，涉及面廣，在過程上，它包括了工程前期準備階段、主體工程實施階段、竣工驗收階段的全過程管理。在專業(yè)分工上，則體現(xiàn)為對工程招投標、工程概預算、工程進度、工程合同、工程技術、質(zhì)量安全、物資材料移民安置等諸多方面的具體化管理。
2.1.3集成創(chuàng)新
水利工程項目建設技術、工藝復雜，相關或類似工程建設知識的積累與創(chuàng)新，能夠提高水利工程建設水平，降低建設過程中的風險。在水利工程建設的過程中，需要不斷的吸收類似工程的技術工藝、管理方法等。同樣，該工程所積累的知識也可以為其他工程吸收、利用和再創(chuàng)新。不同工程之間通過知識集成創(chuàng)新的方式，構建工程管理知識庫、管理案例庫等，最終實現(xiàn)對水利工程管理的決策支持和智能化。
2.2水利工程管理信息化的特點
（1）水利工程管理信息化不僅限于單純的項目信息系統(tǒng)規(guī)劃。信息化以工程全生命周期的效益最優(yōu)為原則，而不是階段最優(yōu)，尤其不是建設階段最優(yōu)。目前，大多數(shù)的水利工程管理信息化，在建設前都沒有明確的建設目標、遠近期規(guī)劃，信息化建設具有很大盲目性，導致信息化建設成為辦公自動化的一部分，而不具有全局性。系統(tǒng)開發(fā)過程中，由于缺乏統(tǒng)一規(guī)劃、標準，導致基礎設施、信息系統(tǒng)、信息資源等難以整合，造成資源浪費。此外，信息化建設中沒有考慮建設的可持續(xù)性，將信息化作為一次性項目完成，缺乏后期的維護，使得系統(tǒng)跟不上業(yè)務發(fā)展，最終導致系統(tǒng)不可用。
(2）水利工程管理信息化是全生命期的信息化。整個生命周期應當執(zhí)行統(tǒng)一的、分層次的信息化規(guī)劃。目前的信息化建設集中于工程運營期，工程建設的規(guī)劃決策期即工程前期和建設期的信息化建設明顯滯后。工程運營期的管理工作較為常態(tài)化，信息化建設體制、信息化所需要的信息技術體系最為成熟。管理前期即管理的規(guī)劃期，由于涉及管理的規(guī)劃設計、可行性研究、決策等業(yè)務工作，對于信息智能化支持要求較高，所以信息化程度較低。管理的建設期涉及參與方最多，信息交換及共享較為復雜。其信息化的程度與水平較低。在管理的生命周期當中，運營期的業(yè)務流程清晰，管理常態(tài)化，信息化的程度高，而其他時期的信息化程度較低，在管理的整個生命周期內(nèi)，各階段由于信息化的水平差距較大，信息共享程度較低，實現(xiàn)全生命周期的信息化問題亟待解決。
3、水利工程管理信息化領域模型
水利工程管理信息化的關鍵在于信息資源。信息源可分為資源、施工活動、產(chǎn)品、項目管理組織及外部管理組織5種，這些信息源可稱為建筑施工項目信息化管理系統(tǒng)的基本要素G簡稱“要素”�；谶@些要素進行抽象，建立水利工程管理信息化的領域模型。其中，要素包括與工程建設及運營相關的各類組織業(yè)務流程信息系統(tǒng)及人員領域模型描述的是水利工程管理信息化過程中所涉及的實體以及實體間的聯(lián)系。主要包括組織構成模型、資源構成模型和業(yè)務構成模型。
3.1組織構成模型
組織構成模型包括項目參與方的管理組織形式和項目的管理模式。水利工程在規(guī)劃設計、建設、運營的整個生命周期中，不同階段會有不同的參與方，因而會產(chǎn)生不同的項目管理模式，管理組織的構成也就有所不同。管理模式主要由項目的管理組織、管理活動及管理對象構成I信息的流動方式與效率依賴于管理組織的結(jié)構。一般而言，工程項目參建方主要包括業(yè)主、施工總承包商、分包商、監(jiān)理方以及供應商等。
水利工程項目建設是一項復雜的系統(tǒng)工程，其建設地域分散，每個工程項目包含的信息龐大。各類水利工程項目需要統(tǒng)籌規(guī)劃，需要實時掌握工程項目的建設信息，以保證資源調(diào)配合理、投資分配均衡。水利工程管理信息化的實現(xiàn)涉及與工程相關的多個組織和社會公眾，是典型的跨組織信息系統(tǒng)應用工程。特別是大中型水利工程，具有實體設施投資巨大、技術標準復雜、建設及運營周期長等特點，例如三峽工程。此外，大中型水利工程對當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境，民生及國民經(jīng)濟等都有著較大的影響。通過對水利工程管理中利益相關者及參與者的分析，可以將水利工程管理信息化架構中所涉及的各類組織及人群劃分為建設組織、政府部門和社會公眾。
3.2資源構成模型
水利工程建設過程中涉及消耗資源和周轉(zhuǎn)資源兩類。周轉(zhuǎn)資源主要包括機械設備和人力資源，其中，人力資源分為管理人員和工人；消耗資源主要包括構件原材料和混合材料，如混凝土、鋼筋等。此外，水利工程管理中還包括征地移民、生態(tài)效應等社會資源和自然資源的消耗。水利工程項目消耗各種資源多，需要多專業(yè)的聯(lián)合作業(yè)，項目建設技術、工藝復雜，有效地利用公共資源，可以降低工程建設風險，實現(xiàn)異構組織的資源共享。在水利工程建設過程中借鑒相似工程的方法和教訓，也可以作為案例，為其他工程所借鑒和利用。
3.3業(yè)務構成模型
業(yè)務是由具體的管理活動組成的。水利工程管理的業(yè)務包括造價管理、財務管理、進度管理、質(zhì)量管理、文檔管理、材料設備管理等。業(yè)主、政府主管部門、施工總承包商、分包商、監(jiān)理方以及供應商在水利工程建設過程中承擔不同的角色，例如政府部門主要承擔監(jiān)管與審批職能，施工承包商以工程建設為主。管理中涉及的業(yè)務也不同，其業(yè)務構成模型也具有獨特性。
4、水利工程管理信息化實施架構
組織構成模型中存在建設組織、政府部門、社會公眾三大類實體。組織構成模型與業(yè)務構成模型、資源構成模型協(xié)作與整合，進行信息、資源交流，產(chǎn)生出與組織管理模式相匹配的業(yè)務系統(tǒng)。
水利工程管理信息化中，各組織現(xiàn)有的信息系統(tǒng)是為適應本組織特定的需要，在其不斷發(fā)展的過程中逐步引入的。由于技術周期性更新，不同階段技術發(fā)展水平不同，考慮到組織成本與收益的平衡，信息系統(tǒng)逐步引入和更新，在客觀上造成了技術應用的局限性。各組織的信息系統(tǒng)大都以孤立的方式運作，造成了信息孤島現(xiàn)象。通過建立集成式的信息化協(xié)同工作平臺，可以在充分保證現(xiàn)有業(yè)務系統(tǒng)流暢運行的情況下，形成較為合理的信息化解決方案。
水利工程管理信息化包含公眾服務、建設管理和集成創(chuàng)新三方面的內(nèi)容。依據(jù)組織構成模型、資源構成模型和業(yè)務構成模型的實體要素，對水利工程管理的不同參與方、不同類型的工程、不同工作內(nèi)容進行信息化管理，形成不依賴于特定技術平臺，能夠提供跨組織、跨地域的，為整個生命周期提供信息化指導的信息化架構。水利工程管理信息化架構為基礎設施層、數(shù)據(jù)資源層、業(yè)務應用層、服務層（見圖2）。
4.1基礎設施層
基礎設施層是水利工程管理信息化的重要組成部分，為信息化架構的其他層面提供統(tǒng)一的支持，為系統(tǒng)提供運行環(huán)境�；A設施層主要包括公共設備和網(wǎng)絡設備，為上層流程及業(yè)務系統(tǒng)提供共享的物理平臺�；A設施層的網(wǎng)絡部分包括有線、無線及其他特殊網(wǎng)絡的園區(qū)網(wǎng)絡。由于水利工程建設一般位于偏遠地區(qū)，無線網(wǎng)絡覆蓋性較差，多使用有線網(wǎng)絡。使用虛擬網(wǎng)絡將園區(qū)網(wǎng)絡與外部網(wǎng)絡整合，保證了網(wǎng)絡的邏輯獨立性，在圖2水利工程管理信息化實施架構理集中的同時，也具備較好的安全性�；A設施層的公共設備包括計算機設備、通信設備、服務器、數(shù)據(jù)采集裝置設備等，為水利信息采集、信息系統(tǒng)的管理、信息資源的傳輸與共享服務。在基礎設施層面，依托網(wǎng)絡整合，達到了設施共用。
4.2數(shù)據(jù)資源層
數(shù)據(jù)資源層主要功能是統(tǒng)一存儲和管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)資源，以數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)為依托，以數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)為保障，為各主要業(yè)務應用系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支持，并協(xié)調(diào)各系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)關系，提供一致的數(shù)據(jù)查詢、管理和維護，實現(xiàn)信息資源最大程度共享�；A設施層的數(shù)據(jù)庫硬件及網(wǎng)絡資源進行物理集中，數(shù)據(jù)資源層的數(shù)據(jù)庫資源進行邏輯集中，兩者結(jié)合形成獨立的數(shù)據(jù)資源層，并在此基礎上建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)存儲備份與災難恢復機制。數(shù)據(jù)資源層包括數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)。數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)包括水利項目數(shù)據(jù)庫、基礎業(yè)務數(shù)據(jù)庫，以及與之相關的存儲備份、災難恢復機制、數(shù)據(jù)安全機制、數(shù)據(jù)接口標準等。
4.3業(yè)務應用層
業(yè)務應用層是一系列應用系統(tǒng)的集合。其主要功能是面向用戶的具體應用，提供水利工程管理信息化協(xié)同工作平臺。根據(jù)具體的業(yè)務需要，動態(tài)配置與升級應用系統(tǒng)。業(yè)務系統(tǒng)之間大多為異構平臺，其數(shù)據(jù)交互與信息共享通過數(shù)據(jù)資源層實現(xiàn)。具體而言，水利工程管理信息化業(yè)務應用層，主要是實現(xiàn)監(jiān)理、施工、勘察設計等水利相關企業(yè)對本單位多個水利項目建設進程的掌控，包括進度控制、質(zhì)量監(jiān)督、竣工驗收、信息查詢、動態(tài)跟蹤管理等。
4.4服務層
服務層向用戶提供系統(tǒng)界面，同時也是信息發(fā)布門戶和交流渠道。服務層的主要功能是各應用系統(tǒng)身份驗證部分的剝離和重構，實現(xiàn)用戶的單點登錄和多種應用。同時，對信息集成，向組織與合作伙伴發(fā)布信息，提供系統(tǒng)遠程應用。辦公自動化和工程案例知識管理等功能都可以基于此平臺實現(xiàn)。
5、結(jié)語
從技術視角看，水利工程管理信息化中所使用的均為成熟與通用的技術。水利工程管理信息化的內(nèi)涵包括公眾服務、建設管理和集成創(chuàng)新三個方面。圍繞信息化的內(nèi)涵，對信息化過程中關聯(lián)的實體與要素進行抽象，可以得到組織構成模型、資源構成模型和業(yè)務構成模型。在水利工程全生命周期中，模型之間的相互協(xié)作與整合，涵蓋了水利工程管理信息化涉及到的多個領域。在模型整合的基礎上，構建四層信息化架構。信息化架構關注技術與管理的交互與協(xié)調(diào)。
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