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基于大数据的工程项目全过程智能管理系统的设计与实现研究

范文

叶健强张晓晨孙敦虎

[摘要]根据工程项目管理需求，相关研究人员设计开发了基于大数据的工程项目全过程智能管理系统。本文通过对该系统进行需求分析，从总体架构、软件结构、功能模块等方面完善该系统，进而促进系统功能实现与系统测试等，以提高工程项目管理效率和质量。

[关键词]大数据;工程项目管理;智能管理系统

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2020.22.042

[中图分类号]TP311[文献标识码]A[文章编号]1673-0194（2020）22-00-03

0? ? ?引言

工程项目管理是对工程项目计划、实施、过程控制等一系列管理活动的统称。现代工程项目管理具有内容复杂、过程动态变化、管理周期长等特点，在大数据的支持下，便于了解数据规律，进行直观管理，满足多元化管理需要。因此，设计和开发基于大数据的工程项目全过程智能管理系统具有重要意义。工程项目不同于一般工厂的批量化生产，每一個项目都是相对独立的，项目负责人需要充分协调资源，加强部门沟通协作，通过项目管理平台，跟踪监督项目进度，控制项目成本与风险，以实现项目目标，提高项目质量。

1? ? ?系统需求分析

1.1? ?总体需求分析

本工程项目管理系统的目标是利用互联网技术，以工程建设大数据全过程智能化管理为切入点，构建以工程项目为核心，集工程技术、工程管控、工程质量安全、现场施工、物质与设备、人力资源管理、办公与档案管理于一体的分布式管理系统。这样一个平台要具有可扩展性，便于管理功能移植和多方合作，满足多种接口需要;在使用上要具备良好的交互性，为用户提供使用便捷、适用性好、有利于分工协作的平台;满足工程建设全过程管理需求，对前期策划、可行性研究、项目立项、设计、招投标、施工到竣工验收进行全覆盖。

1.2? ?功能需求分析

根据工程项目全过程管理要求，系统功能需求包括基础信息管理需求、工程进度管理需求、综合分析需求、数据管理需求等方面。基础信息管理包括人员信息、物质信息、机械设备信息、组织机构信息等内容。工程进度管理要求工程在工期目标内完成，因此，施工企业要在保证工程质量的前提下提高效率，且该系统要具备工程项目工序管理功能、工程实际进度与计划进度分析功能、工程进度预警功能等。综合分析功能包括对人员的预警分析（如一人身兼多岗的预警分析）、工程进度提醒与预警（例如，计划100天，前70天显示正常，70～85天预警，86～99天告警）、态势分析与预测、各种计划的动态检测等。工程项目管理数据规模庞大且复杂，采用传统数据管理方式难以整合分析。面对数据抓取、清洗、存储、共享、转换分析等方面的挑战，基于大数据的工程项目管理系统通过各种模型及外部资源导入项目数据，再经过大数据平台的处理，以可视化方式显示出来，为项目管理人员决策分析提供支持。本项目通过自定义扩展模块、数据应用接口、外部数据源引用与输出、大屏幕与控制台展示功能，实现大数据管理。

1.3? ?角色管理需求分析

根据工程项目管理需要，本系统参与人员包括系统管理员、部门经理、项目经理、现场管理人员等众多角色。不同角色分工不同，相应地拥有的权限也不同。系统管理员主要负责系统维护，包括公告管理、系统管理等内容，能查看和修改所有项目信息。部门经理的主要工作是管理项目，包括指派项目经理、审批项目等，具有项目增删、修改权限。项目经理对所负责项目进行管理，如调配人员、安排资源等，具有添加任务、查看项目执行及相关文档或报表的权限。现场管理人员的工作是完成项目经理分配的任务，主要权限是填写项目日志、查看本项目信息等。

2? ? ?系统设计

2.1? ?总体架构

本系统采用B/S结构模式开发，该模式允许用户直接通过浏览器访问系统功能界面，无需安装专门的客户端软件，大大方便了用户使用，总体架构如图1所示。其中，外网访问内网要经过防火墙，以确保系统安全。客户端可以是台式电脑、笔记本电脑、智能手机、平板电脑等终端。

2.2? ?软件结构与功能模块

本系统结构按照数据层、服务层、应用层分层设计，并由基础信息库、工程进度管控、综合分析、数据接口、数据应用5个模块组成，且每个模块又分为若干子模块，如图2所示。数据层是系统的底层，主要作用是对数据库数据进行增、删、改、查等操作。本系统采用MyBatis技术实现对数据持久层的处理，解决大数据交互频繁、逻辑代码繁复问题。服务层也称作逻辑层，为系统中间层，根据不同服务请求进行逻辑处理。应用层也称为表现层，主要为用户提供图形化操作界面，例如，制作一个渲染网页，对视图相关访问进行控制。系统内部采用MVC模式开发，并通过控制器分发业务逻辑，借助Spring MVC实现界面功能。

基础信息库模块针对工程项目管理中的各类信息进行管理，按照信息类型分为账户信息库、人员信息库、物质信息库、机械设备信息库和工程信息库，该模块提供了各类信息的添加、删除、查询等功能，通过数据接口与数据库交互，保证数据库中的信息表实时更新。工程进度管控模块主要对工程进度数据进行管理，包括工程进度模板、工程指标及任务等。通过工程进度模板设置节点时间，以里程碑形式标记重要时间节点，根据各个节点完成百分比，对照横道图任务量显示实时进度。从项目立项到竣工验收，无遗漏跟踪进度完成情况，通过进度数据可以方便进度分析。综合分析模块是在前面模块操作并产生数据后进行汇总分析、预警、预测等，所以该模块又包括人员预警、工程进度提醒与预警、态势分析与预测、动态预警比对等功能。如果节点工作未完成就弹出告警窗，同时以灰色不可编辑形式出现，则不能开展下一项工作。通过工序设定，未验收前同样不能转入下一道工序，以此严格控制质量。根据工程项目管理提供相应的数据接口，自定义扩展模块，例如，扩展设备信息采集模块、工程安全管理模块等，以为业务数据推送、分析结果反馈等提供支持。数据接口类型包括数据应用接口、外部数据源引用与输出接口等。其中，数据应用接口包括工程信息展示接口API、工程进度应用展示接口API等。数据应用模块包括大屏监控展示应用、控制台展示应用、APP交互与展示应用等。

2.3? ?数据库设计

本系统采用Oracle数据库，并采用E-R图对数据库进行概念设计。根据系统需求分析结果和功能模块设计要求，对关键信息实体制定E-R图，再确定实体对象属性表，然后设计数据表。针对系统大数据特点，优化数据库。例如，为了缓解系统服务器压力，采用负载均衡技术对数据库读写进行分离操作，将“写”操作放在主数据库上，将“读”操作放在从数据庫中;根据不同功能模块负载量，分库分表存储，以缓解数据库操作性能压力，同时建立合理的索引提升数据查询响应速度。

3? ? ?系统实现

3.1? ?功能实现

本系统采用“总-分”界面显示，总平台显示为各个工程名称、当前进度百分比、当前任务量等，分界面显示为各个工程详细界面，包括工程各个节点完成情况、完成百分比等，且根据进度情况显示为不同颜色。例如，电气安装工程进度达到70%以前显示为绿色，表示正常状态;当进度达到71%～85%时显示为黄色，表示预警状态;当进度达到86%～99%时显示为红色，表示告警状态。处于“总-分”界面红色告警状态时，系统自动弹出告警窗，提示未完成工程节点工作。对于实际进度与计划进度的对比分析，可以设置多个观察点，通过动态曲线直观展现实际进展与原定计划的差异。系统可以自动甄别工程人员岗位情况，例如，项目总监同时担任3个以上的工程总监，系统自动弹出报警。

3.2? ?系统测试

经过对系统进行全面测试，包括单元模块测试、整体测试以及功能与性能的一系列测试，通过修复缺陷，达到试运行水平。

4? ? ?结语

根据工程项目管理特点，采用B/S结构模式能够开发出基于大数据的工程项目全过程智能管理系统。该系统以工程项目为核心，需要结合工程管控、工程技术、工程质量、工程安全等进行开发。测试结果表明，该系统达到了过程信息化、智能化、自动化的目标要求，有利于提高工程项目管理效率和水平。

主要参考文献

[1]张孟斐.基于J2EE的工程项目管理系统设计以及实现[D].武汉：湖北工业大学，2018.

[2]李云飞.大数据挖掘在工程项目管理中的应用分析[J].吉林工程技术师范学院学报，2018（9）：53-55.

[3]张忠琼，张汗洁.工程项目管理系统的设计与实现[J].贵阳学院学报：自然科学版，2016（3）：4-7.

[4]马国丰，江俊.基于大数据的工程项目目标控制平台设计研究[J].科技管理研究，2018（18）：209-214.

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