專案管理資訊化框架和模型研究的論文
傳統的施工企業在全球化和資訊化的趨勢下，面臨著國內外市場的激烈競爭與資訊化的深刻變革，特別是在專案管理中，資訊科技的研究與應用越來越多。
施工企業專案具有的多樣性、複雜性、分散性一系列特點決定了專案管理是一個綜合性強、適用性廣的複雜系統工程。因此，在專案管理中實現資訊化，利用有效的計劃、組織、管理和監控專案管理涉及的各個方面，能夠實現以較少的投入獲得較優的效果，全面控制專案管理的全生命週期。
但由於不同的施工企業在專案管理資訊化中的見解與思路不同，效果也不同。美國策略顧問公司Hackett的一項調查結果顯示，只有37%的資訊化專案在工期內完成，42%的資訊化專案在預算內完成。在國內，絕大多數施工企業的專案管理資訊化建設仍然存在“資訊孤島”現象，表現在資訊化程序缺乏規劃、指導和約束;資訊化建設人才儲備不足，整體人力資源水平有待提高;沒有統一的行業標準、編碼體系;忽視資訊系統的實用性等方面。
為使施工企業專案資訊化具有代表性，本文基於專案管理理論，總結專案管理資訊化的特點與任務，以期建立相關的方案和模型。首先，針對施工企業在專案管理資訊化中面臨的問題，論述了專案管理資訊化的理論基礎，涉及了管理模式與資訊科技兩個方面;其次，結合施工企業工程專案的生命週期與專案管理的領域，分析與總結資訊化專案的特點與任務;最後，在應用系統的基礎上，提出專案管理資訊化的方案和模型。如圖1所示。
1、管理模式及資訊科技研究
1.1管理模式
本文結合“5+3”工程專案管理模式的特點，將施工企業專案的管理模式分為管理組織、管理活動與管理物件3個相對獨立的角度考察，與圖1的專案管理資訊化框架類似，分別屬於空間中的3個不同維度。
一般管理組織是施工企業工程專案的參與者，亦存在如下3個不同維度。
1)過程維度過程是“工作活動在時間和空間中的一個特定序列，它有一個開始點，一個結束點，每個活動有定義清晰的輸入和輸出”。過程維度將設計、構造、建設、製造、使用、管理和維護建築物件的參與者組織起來。主要的參與者包括建築設計師、結構工程師、土木工程師、分包商、材料和裝置管理人員、專案經理、業主、材料和裝置供應商、工程監理人員及政府監管人員。
2)技術維度技術是“科學知識在具有明確目的的實踐活動中的應用”。技術維度將不同技術的參與者組織起來，共同提高專案效率、生產能力和盈利能力。主要參與者有提供能夠直接或間接地應用在建築物件的設計、建設和營運方面的組織。
3)政策維度政策是“文件化的準則或規則，用於指導決策制定”。主要參與者有相關政府機構(如國土、規劃、環保部門)、監管機構、金融和保險機構以及教育和研究機構。政策維度的參與者不生產任何建築產品，但負責化解風險和解決衝突。
美國專案管理協會(ProjectManagementInstitute，PMI)提出專案管理知識體系(projectmanagementbodeofknowledge，PMBOK)，將專案的管理活動分為九大知識領域，如圖2所示。
本文在PMBOK的基礎上，考慮施工企業工程專案的實際情況，增加安全與環境保護領域。在實際的管理活動中，每一項活動都要求包括PDCA迴圈，即計劃(plan)、實施(do)、檢查(check)和處理(action)，並應資訊化的要求，包括程式化操作和非程式化操作。
由於專案實施存在一定的不確定性，因此，專案管理中會將一個專案分解為若干個階段，每一個階段都有一定的要求作為繼續下一個階段的標誌，稱為里程碑。專案的生命週期由專案的各個階段構成，一般分為4個階段:概念階段、發展階段、實施階段和結束階段，如圖3所示。
具體情況與專案的領域有關，如施工企業工程專案分為設計階段(design)、建設階段(construction)和營運階段(operation);軟體研發專案分為需求分析階段、系統設計階段、系統開發階段、系統測試階段和使用維護階段。施工企業工程專案的3個主要生命週期階段能夠進一步分為若干子階段，這些子階段又各自依級別分為多個活動、子活動和任務。如D是設計階段，D1是建築、結構和系統設計子階段，D11是結構設計活動，D1.1a是概念化子活動，D1.1a.O1是建模任務(見表1)。
管理物件是指施工企業工程專案中的所有實體和概念(如資源、參與者、過程、產品、專案、外部環境)，重點是專案的施工物件，分為單項工程、單位工程、分部工程和分項工程4級。
1.2資訊科技與資訊化
資訊科技是專案管理資訊化的前提。資訊科技的發展日新月異，從總體上，主要包括計算機技術、網路技術、通訊技術、資料庫技術、多媒體技術、微電子技術、自動化技術和人工智慧技術。資訊化在資訊科技的前提保證下，需要有資訊資源、資訊網路、資訊人員和政策法規一起實現。本文主要涉及的資訊科技如下。
1)網路技術網路技術以資訊共享、工作流一系列方式實現使用者的協同工作。使用網路技術不僅便於專案層的管理人員之間共享資訊，也便於企業層和專案層之間的協同工作。
2)資料庫技術資料庫包含幾何的、物理的、技術的一系列技術實體的特性和技術之間的關係。施工企業工程專案管理涉及大量資料如文件和圖形等，因此，使用資料庫技術非常必要。
3)工作流技術工作流技術支援使用者基於實際情況定義和管理的工作流。在施工企業工程專案管理中存在許多比較固定的工作流，因此，使用工作流管理技術能夠加強管理效果，提高工作效率。
4)資訊標準技術在施工企業工程專案管理資訊化建設中，將存在大量的資料資訊交換，為保證資料在不同系統中的理解性，資料資訊必須符合一定的資料交換標準。
5)移動裝置技術移動裝置(如iPad)體積小、質量輕，在工程專案中應用不僅易於攜帶，在與無線網路技術與資訊化專案管理系統結合的基礎上，也更有助於管理人員在專案現場的工作。
6)人工智慧技術人工智慧技術的主要內容是模擬、延伸和擴充套件人的智慧的理論、方法、技術及應用。在施工企業工程專案中應用人工智慧技術有助於解決實際中的分析、預測和決策問題。
2、資訊化專案特點與管理任務
2.1資訊化專案特點
資訊化專案不僅存在傳統專案管理的特點，也存在如任務目標不易量化、任務需求變更頻繁一系列傳統專案管理不具有的特點。因此，傳統專案管理需要從以下幾個方面入手完善。
1)從資訊化特有領域入手，增加知識管理、創新管理之類傳統專案管理未涉及的內容。
2)鑑於資訊化知識密集型的特點，重視管理中專案成員的結構、能力與穩定性。
3)充分考慮資訊化對傳統專案管理的影響，如在管理能力方面。
2.2專案管理任務
傳統專案管理需要完成以下3個任務，逐步實現資訊化。①資料與檔案管理資訊化在工程專案的全生命週期中實現全資訊的數字化。主要應用資料庫技術與資訊標準技術，建立全面規範的工程專案資訊資料庫、資料倉庫與知識庫。②溝通交流資訊化建立基於網際網路與網路技術的溝通交流平臺，使專案的參與者實現資訊收發的數字化，方便遠端交流，並依託工程專案資訊資料庫等數字資源，實現線上查詢、招標、訂貨等工作。③專案過程資訊化專案管理是一個持續的過程，建立實時動態的工程專案管理系統，隨時隨需獲取全面系統的管理資訊，將專案管理過程中的每一項內容都清晰地展現給管理者，以變化應對變化，與此同時，支援科學的預控，能夠在專案管理過程中預測下一步可能會出現的問題，使各參與者及時修正或調整，保證專案的順利完成，主要涉及工作流技術、資料庫技術和人工智慧技術。
3、專案管理資訊化方法與模型
專案管理資訊化的關鍵在於資訊資源。施工企業工程專案的資訊資源是不同參與者在同一生命週期階段內和不同生命週期階段之間的資料、資訊和知識互動。主要包括:結構化資料(如資料庫)、半結構化資料(如電子表格等)、非結構化資料(如圖片)的轉換。轉換可能基於檔案，或者基於伺服器/客戶端間的推/拉機制。其中，不僅包括髮送和接收“語義豐富的”物件，也包括髮送和接收基於檔案的資訊。
資訊資源的多樣性和在專案管理參與者之間轉換資料方法的多樣性分為以下兩類:①普通資料交換專案管理的參與者之間匯出或匯入的資料不是結構化的，也不能夠計算。如從3D物件中匯出2D的CAD圖，就會導致空間資料和語義資料的丟失;②無縫資料交換專案管理的參與者之間匯出和匯入的資料是結構化的，能夠被識別和計算。無縫資料交換的主要特徵是支援互操作。互操作性是指兩個或多個系統或元件之間交換資訊和使用所交換資訊的能力。主要包括專屬和標準兩種實現技術方式。
圖4中橫座標是時間軸上的專案生命週期階段，縱座標是空間軸上的專案參與者。資料資源在時間軸和空間軸上不斷髮生。資料資源的兩種型別實線橢圓表示無縫資料交換，虛線橢圓表示普通資料交換。隨著專案管理資訊化的不斷髮展，資訊資源的內容及型別在時間軸和空間軸上不斷變化，初期資訊資源之間主要是普通資料交換。根據變化的臨界特徵，建立專案管理資訊化方案。在方案實施之前，資訊資源的發生與變化如圖4所示。專案管理資訊化方案按照專案管理的各個參與方(AECO)需要逐步持續實現的步驟分為3個階段。每個階段進一步分為若干步驟。階段和步驟之間的差別在於:階段之間是質變的，步驟之間是漸變的。3個階段分別是基於物件的建模、基於模型的協作和基於網路的整合(見圖5)。
施工企業工程專案的重要特點是不同參與者之間透過合同和安排等進行溝通，以規避和降低風險。在實施資訊化建設之前，專案管理往往需要紙質的或不規範、不完整的檔案。專案資訊(如規範、質量、成本)一般情況較難從檔案獲取，也不能從三維模型中派生，大多依賴於個人的主觀判斷。不同參與者之間的協作實踐沒有統一的規範。工作流是線性的、非同步的。因此，在實施資訊化建設之前，施工企業受到投入低和缺乏相互協作能力的困擾。
3.1基於物件的建模(見圖6)
建立模型是專案管理資訊化建設的第一階段。在基於物件的建模階段，使用者在設計、建設或營運階段建立各自獨立模型。參與者間傳輸和轉換的資料流主要包括組織模型、資源模型、活動模型(管理活動和施工活動)、產品模型和關係模型。
1)組織模型組織是專案啟動首先需要確定的內容。工程專案組織因為不同的施工企業，甚至不同的工程專案而具有不同的構成。
2)資源模型按照建築工程定額分類，施工企業工程專案的資源分為週轉資源和消耗資源兩種。週轉資源主要包括機械裝置和人力資源，其中，人力資源分為管理人員、管工和工人;消耗資源主要包括構件、原材料和混合材料，如混凝土。
3)活動模型活動有兩個方面:管理活動和施工活動。管理活動主要包括針對資源的管理活動、針對施工的管理活動和針對產品的管理活動;施工活動分為單項工程、單位工程、分部工程和分項工程，具體的如混凝土工程、鋼筋工程和模板工程。
4)產品模型產品由部件和組成部件的構件組成，其中，構件分為簡單構件(主要包括牆、柱、梁、板、門、窗、面層)和複雜構件(主要包括房間、樓梯、陽臺)。
5)關係模型關係模型表現了工程專案組織與有關的外部組織的關係，如與業主、供應商和分判商的關係。
在基於物件的建模階段的'協作實踐和實施資訊化建設之前的協作實踐相似，不同參與者之間沒有重要的基於模型的相互交換。專案參與者之間的資料交換是單向的，通訊是非同步的和脫節的。儘管二者在很多業務方面是類似的，但是，基於物件建模帶來的語義性質促進了對設計和建設問題的更快速和更詳細的解析，促進了對專案生命週期各個階段的“快速跟蹤”:一個工程專案仍在某個階段執行期間，透過設計和建設活動重疊交叉進行，從而節省時間。
基於物件的建模實現後，專案管理的參與者會認識到潛在的價值。在此基礎上，專案管理的參與者進入下一步過程和策略的變革:基於模型的協作。
3.2基於模型的協作(見圖7)
在基於物件的建模階段各個參與者與有關資源形成一體化的專門模型，在基於模型的協作階段，參與者之間基於模型實現互動和協作。基於模型的協作既能夠發生在同一專案生命週期階段之內，也能夠發生在兩個專案生命週期階段之間。例如建築模型和結構模型之間的互動是在設計階段內部，結構模型和鋼樑模型之間的互動是在設計和建設階段之間，建築模型和設施維護模型之間的互動是在設計和營運階段之間。需要指出的是，在這種基於模型的協作中，只有一個協作模型需要儲存3D資料來達到不同參與者間的語義互動。例如在3D物件模型資料、規劃資料、成本估計資料之間的互動。這樣的互動為4D(時間)分析和5D(成本估計)分析提供了可能。
3.3基於網路的整合(見圖8)
在基於網路的整合階段，專案管理資訊化透過協作的方式建立、共享和維護，貫穿整個專案生命週期。網路化整合可以透過模型伺服器、單一的或分散式資料庫、SaaS(softwareasaservice，軟體即服務)技術來實現。
在網路化整合中，模型成為跨領域的N維模型(N＞3)，從而允許在視覺化設計和建設階段的複雜分析。在該階段，管理超越了語義屬性，而包括了業務智慧、精準建設原則、綠色環保政策和全生命週期成本管理等資訊。協作工作圍繞著一個廣泛、統一和共享的“螺旋式的”迴圈進行。
從過程角度看，模型和檔案資料的同步交換帶來專案生命週期階段之間廣泛的重疊交叉，從而形成不分階段的一體化過程。
基於網路的整合帶來了“並行建設”，即所有專案活動是整合的(一體化的)，設計、建設和營運的所有方面都是並行地被規劃的，從而在最佳化建設能力、營運能力和安全性的基礎上達到最大化目標功能價值的目的，實現專案管理的資訊化。
4、結語
本文針對施工企業專案管理資訊化建設，建立了專案管理資訊化的方案與模型。模型既研究了有利於實現資訊的專案管理模式，也總結了資訊科技的應用，具有綜合性強和適用性廣的特點。