【硕士论文】公路工程项目施工管理系统研究1.pdf

大连理工大学 硕士学位论文 公路工程项目施工管理系统研究 姓名：杨天光 申请学位级别：硕士 专业：土木工程 指导教师：周晶;汤泓 20031001 摘要 本文从公路工程项目施工管理部门的角度出发，以宏观管理同微观管理相结合为目标， 从信息管理、计划管理及施工过程评价与控制三大方面，综合考虑工期、资源、成本三大指 标，对公路工程项目施工管理系统进行了深入系统的研究。 本文针对我国国情，提出了项目施工多级递阶管理模式；从信息系统管理的角度，提出 了公路工程项目实施信息管理的基本方法和要求，运用数据库设计理论，建立了项目旌工信 息管理数据库系统；提出层次法搭接网络计划模型，进行项目施工分析计划管理，并给出了 相应的参数计算方法，对传统资源优化方法进行改进，提出两阶段资源均衡法及引入优先系 数模型的资源分配备用库法，将图论中网络最大流最d , 害l l 原理引入时间一费用优化，建立网 络流对偶规划模型，采用标号法进行求解，运用最优方案决策表技术确定最优化方案；在网 络计划的基础上，设计出一套实用的工程项目施工过程评价指标体系，采用网络跟踪技术和 施工状态参数的计算，通过表格法和图形法进行施工过程定量评价，将反馈技术和网络计划 优化技术相结合，提出动态优化控制方法及多级递阶控制模式，进行项目施工过程控制。 关键词：公路工程：项目施工管理；信息管理；网络计划；过程评价与控制 a b s t r a c t i nt h i st h e s i s ，t os t u d yt h ec o n s t r u c t i o n m a n a g e m e n ts y s t e mo fh i g h w a y e n g i n e e r i n gp r o j e c t t h ec o s t ，r e s o u r c e sa n ds c h e d u l e a r ec o n s i d e r e d i nt h e m a n a g e m e n ts y s t e mp r e s e n t e dh e r e ，am u l t i s e r i s em a n a g e m e n tm o d e lf o rh i g h w a y e n g i n e e r i n gp r o j e c tc o n s t r u c t i o ni sp r o p o s e d ad a t a b a s es y s t e mo fe n g i n e e r i n g p r o j e c ti n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ti sb u i i tu p t h el a y e r l a p p i n gn e t w o r km o d e li s a p p l i e dt ot h ec l a s s i f i e dp l a n n i n gm a n a g e m e n to fe n g i n e e r i n gp r o j e c tc o n s t r u c t i o n b a s e do nt h et r a d i t i o n a ln e t w o r ko p t i m i z a t i o n ，as e to fn e wo p t i m a lm e t h e do fn e t w o r k a r ep r e s e n t e d an e we v a l u a t i o ni d e xs y s t e mi sd e s i g n e db a s e do nt h en e t w o r kp l a n n i n g u s i n gn e t w o r kt r a c k i n gt e c h n i q u ea n ds t a t ep a r a m e t e rc a l c u l a t i o n ，t h es y s t e m q u a n t i t a t i v e l ye v a l u a t e st h ea c t u a le f f e c to fc o n s t r u c t i o np r o g r e s s c o u n t e r i n gt h e e n g i n e e r i n gp r o j e c tc o n s t r u c t i o np r o c e s s ，an e wd y n a m i co p t i m i z a t i o nc o n t r o l l i n g m e t h o di sp r o p o s e dt op e r f o r mt h es t a g ec o n t r o l k e yw o r d s h i g h w a ye n g i n e e r i n g ，p r o j e c tc o n s t r u c t i o nm a n a g e m e n t ，i n f o r m a t i o n m a n a g e m e n t ，n e t w o r kp l a n n i n g ，p r o c e s se v a l u a t i o na n dc o n t r o l 公路i 程项b 魄i 管理系统研究 第一章前言 1 1 课题的提出及研究意义 随着国民经济的发展，交通运输在我国经济建设中的作用越来越重要。发展交通事业，公 路建设首当其冲。公路建设周期长、技术复杂、涉及因素多，需要消耗大量的人工、材料、 机械和生活资料。由于我国国民经济还不发达，人力、物力、财力等资源都很有限，又处于 公路建设高峰期，特别是近年来高等级公路的建设，需要消耗大量的资金，故我国当前公路 建设面临着资金供给短缺和公路建设需求巨大的矛盾。针对这种情况，交通部对公路网规划 及公路养护管理专门立题加以研究取得了较好的成绩，而对于公路工程项目施工管理，由于 涉及因素较多，尤其是同当前的公路建设管理体制有较大的关系，故还未能进行全面的、系 统的研究，而公路工程项目施工阶段又是公路建设中最重要的一环，其成功与否，直接影响 到我国公路建设事业的发展。各省、市公路建设部门已逐步意识到这一课题开展的重要性和 紧迫性。由上述可知，本课题正是在当前我国公路工程项目施工管理水平低下，已严重阻碍 了我国公路建设事业大力发展的背景下提出的，其宗旨在于提高项目施工管理水平，最大限 度地利用现有资源、现有条件，对项目施工全过程进行科学、优化管理，大力发展我国公路 建设事业，为国民经济服务，为建设有中国特色的社会主义现代化服务。 1 2 国内外概况及发展趋势 项目管理产生于第二次世界大战期间，最先在美国应用于航空武器研究和工业开发，早期 仅被应用于军事系统及石油和化工系统中，直至2 0 世纪5 0 年代，项目管理才得到迅速发展， 目前正广泛应用于各个领域，特别是土建工程。 对于工程项目施工管理，西方发达国家通过4 0 多年的项目管理实践，不断总结经验，同 时加强项目管理的理论研究，各自都有一套较为系统的项目施工管理系统，形成了行之有效 的项目施工管理模式和方法。特别是这些老牌资本主义国家的计算机工业发展较早，已开发 出许多基于信息管理基础上的多功能决策系统软件，如德国的p l u s e i n s 工程项目管理软件包， 美国的f i n eh o u r 、t i m el i n e4 0 、p ，等工程项目管理软件，大大增强了项目施工管理的实 际应用能力。目前国外正逐步开始采用专家系统，以期实现由数据处理向人工智能方向的转 变。 我国则是在1 9 8 0 年5 月，世界银行的席位恢复以后，开始学习项目管理的，而对于公路 工程项目施工管理还是近几年随着高等级公路的发展而逐步开始重视的。总体上，我国对公 路工程项目施工管理系统的研究还较为初步。在信息管理中还未能建成一套有效的数据库支 持系统，只能进行简单的报表管理；在计划管理方面做得尤其不够，目前还处于靠施工图预 算进行资金消耗的粗略计划，进度计划还处于横道图计划水平，对网络计划管理有一定的理 论研究，但还未能全面考虑资金、进度、资源三大因素，在保证工程质量的基础上合理地制 公路l 程项目施i 管理系统研究 定优化施工计划；在施工过程管理方面进行了一定的理论研究。“，但未提出有效的动态优化 控制模型，以及具体的动态优化控制方法。特别是未将计划管理和过程评价与控制有效地结 合起来，看成一个整体进行研究，从而影响了其实用性。以信息管理为基础综合考虑计划管 理与过程管理，进行系统化研究，是项目施工管理系统发展的必然趋势。 我国在项目施工管理软件开发方面起步较晚，还处于单项管理程度阶段，如工程概、预算， 报表管理等，还未能建立起基于信息管理上的多功能决策软件系统，严重阻碍了项目施工管 理的实用性。我国公路工程项目施工管理系统今后必将由单一功能转向多功能、系统化、集 成化方向发展，并进一步向人工智能管理方向发展，以赶上和超过西方发达国家的发展进程。 1 3 公路工程项目施工管理系统综述 一、公路工程基本建设项目定义 公路工程基本建设项目，是指在一定的约束条件下( 限定资金、工期、质量) ，通过严密 的组织、完善的计划，按照特定的明确目标，拟建的具有一定运输能力和使用价值的公共事 业性工程建设项目，如道路工程、桥梁工程、公路隧道工程、公路运营监控工程及附属工程 等。公路工程基本建设项目广义而言，既可以指某项独立大、中型工程，如独立大桥或重要 公路等，也可以指某一行政区域内所有在管的公路工程项目的集合，即各相对独立工程项目 的集合体。 为了叙述方便，下文出现的工程项目或项目皆是指公路工程基本建设项目。 二、工程项目施工管理的任务 工程项目旌工管理的任务可以概括为最优地实现项目的总目标，也就是有效地利用有限 的资金和资源，尽量节约投资，按合同实现工期，按标准达到合同规定的质量，建成工程项 目，使其实现预定的功能。项目管理不同阶段具有不同的阶段目标。阶段性目标是项目总目 标的手段性目标，它服从和受控于项目总目标，并影响项目总目标的实现。两者相互影响、 相互制约，共同构成项目目标系统。管理者的任务就在一定的约束条件下，有效地利用资源 和资金制订和优化项目施工计划，按计划有效地组织人力、物力、财力进行施工，并通过项 目施工过程跟踪、评价与控制，去逐一实现阶段目标，以促进系统总目标的实现。 三、工程项目施工管理的内容 由于工程项目建设各阶段的任务不同，因此各阶段项目管理的内容也不一样。本课题重 点研究工程项目建设施工阶段，该阶段的管理主要包括如下内容： l 、项目组织与协调 项目管理的首要职能是建立高效率项目管理体制和项目组织机构。项目组织是人的集合， 它通过分工与合作及不同层次的权力与责任制度来达到预定的目标，是项目成功的组织保障。 对于总公司要协调下属各分公司以及各分公司下属各项目的相互关系，使其能保证整体目标 的统一性和实旋的协调性。 2 、项目的招标与投标 工程项目的招标与投标是法人之间的经济活动，受国家法律保护和监督。通过招标投标， 确定工程承包单位，把经济机制、竞争机制和法律机制引入工程项目建设中，对项目建设各 公路工程项目施i 管理系统研究 方的地位、责任、义务、体制和管理都提出了全新的要求，是项目施工阶段的起点 3 、项目的合同管理 工程项目合同是经济合同的一种，是法人之间就项目达成的明确相互权利和义务关系的 协议。这个协议由主体、客体和内容三大要素构成。工程项目建设是国家重大的经济活动， 靠国家单一的行政机制是不行的，必须健全法律机制、经济机制和竞争机制，以法律合同对 项目施工管理进行约束。 4 、项目的计划管理 项目的计划管理是项目管理四大职能( 计划、组织、协调、控制) 的首要职能，项目的 成败，首先取决于计划管理的质量。项目计划管理是对项目计划的制订、优化、检查和调整， 建立一个以项目目标综合经济效益、社会效益为目标，以项目总体实施计划为核心，以分级 制订计划和具体项目执行计划等为支柱，以强有力的科学管理和技术措施为保证的动态计划 管理系统，把时间、空间、资源、信息等各种活动都纳入计划轨道，使项目的整个实施配合 得井然有序，保证项目预期目标的实现。项目的计划管理是实施项目过程评价和控制的前提，。 5 、项目的过程评价 项目的过程评价是在项目按计划实施过程中，不断跟踪项目旋工的实际状况，分阶段对 项目费用、进度、资源等要素的实际状态同计划状态进行对比，找出偏差，进行项目施工绩 效评价，确定需要采取控制的要素。项目过程评价是项目过程控制的基础。 6 、项目的过程控制 项目管理的最后一大职能就是项目控制。项目过程控制是在过程评价的基础上，对需控 要素，做出最优控制策略，并由一定的组织机构采用各种指令、手段，统一协调，以保障控 制策略的有效实施，力争使实施状态与计划状态的偏差减少至最低限度，确保项目总目标的 实现。 7 、项目的信息管理 信息管理是对项目施工阶段的表象和内在描述信息，用先进的管理手段，使信息管理及 时、适用和经济，使信息流和物质流趋于同步化，缩短管理周期。建立共享型数据库管理系 统，是项目信息管理实现计算机化的首要条件。 8 、项目竣工验收与试运行 项目竣工验收与试运行是项目寿命周期的最后一个阶段，既是项目施工阶段的结束，又 是投入使用的开始。所谓竣工验收，是根据合同规定的标准，在局部验收的基础上，对整个 项目系统进行全面检验和认可。 四、工程项目施工管理的方法 项目施工管理是工程旌工的科学管理方法，它采取多级递阶管理模式，以控制为核心， 以计划为基础，使工程项目施工的工期、成本和质量控制在目标和计划内，并通过施工计划 管理和施工过程管理两个阶段来实现。由于公路工程项目施工的信息量大、传递关系复杂， 必须由信息管理系统为支撑。故在项目施工管理中必须全面考虑，以系统的观点，对项目施 工全过程进行科学化管理。 公路i 程项目施i 管理系缆研究 1 4 公路工程项目施工管理模式 长期以来，我国公路工程项目施工主要是依靠行政手段进行组织管理。近几年来，随着 经济体制改革和基本建设管理体制的改革，逐步采取了以行政手段、经济手段和法律手段相 结合的组织管理方法，已逐步开始进行项目施工管理体制改革，取得了较好的效果，但还存 在许多问题尚未解决。 1 4 1 传统的项目施工管理模式 传统的项目施工管理模式主要是建设单位自和。多年来在社会主义计划经济体制下，省 级公路主管部门和下属各地市主管部门，常常是直接作为建设单位，即在管理部门内设置基 建机构，负责项目规划、调研、编制建设计划、支配建设资金、办理建设土地征用等。设计、 施工基本上是通过计划分配给附属的设计和施工单位，不进行项目招投标，没有引入法律机 制和竞争机制，有的还自行组织设计、施工队伍，直接进行设计、施工和验收，事实上是国 家拔款、自建、自管、自我验收。传统的管理模式集业主、承包商、监理三位一体，以行政 手段代替法律手段对项目施工资金、物资和分配采取统包统配的配给制，主管部门把施工企 业当成行政机关的附属物，按行政系统直接管理施工企业的经济活动，混淆了项目管理的层 次性、多级递阶性，职责不分，施工企业被统得过多过死，丧失了应有的企业自主权；以行 政手段代替科学管理，忽视项目建设的内在经济规律：以权代法，忽视项目管理法制化，没 有一套约束机制和社会监督体系，工程项目的预期功能目标、社会经济效益缺乏必要的社会 保障体系，曾给我国公路建设带来巨大的损失。因此，必须在新的社会主义市场经济体制下， 探讨新的项目管理模式、管理理论、管理方法和管理手段，以适应新的历史时期公路建设的 客观需要。 1 4 2 我国现行的公路工程项目施工管理模式 我国的公路工程基本建设是在交通部业务指导下，由各省、自治区根据国家总体干线公 路网规划，具体结合各省、自治区的政治、经济等发展的需要进行规划、可行性论证、设计、 施工和运营管理的，工程投资是由各省、自治区公路管理部门直接管理。在各行政区内，工 程项目又根据工程规模、工程所在地分级归属管理。事实上，交通部负责公路总体布局、宏 观规划决策，具体项目实施由各省、自治区的公路管理部门及共相应的下属各地市公路管理 部门负责决策执行和管理的。目前，我国现行的公路工程项目施工管理的基本模式可分为两 大类。 一类是：省公路局( 交通厅) 为项目建设主管部门，各地市公路局为项目的建设单位， 施工单位为独立的承包方，监理方由各项目的建设单位根据需要和自身条件自行委派监理人 员或委托监理公司承担。省级主管部门负责全省范围内各地、市区域内具有一定规模的工程 项目的规划、设计、投资和宏观管理，地市一级具体负责所属各项目的具体实施管理。此种 模式可用图卜l 表示。 公路。e 程瑷g 施i 管理系统研究 图卜1“省级层地方层项目层”管理模式 另一类是：某独立大型工程项目，设立工程项目总指挥部，根据项目跨越的行政区，分 段下设地市级分指挥部，各分指挥部下又根据工程特点分为某干工程标段。该种模式，一般 是项目总指挥部负责总项目的全局统盘计划、协调和控制管理，各分指挥部负责所属区域内 各工程标段的实施管理，具体工程标段由相应的工程承包单位、监理单位负责。此种模型可 用图卜2 表示。 图1 - 2“总项目层( 地市) 项目层标段层”管理模式 由上可知，这两类模式在模型上是相同的，具有多级递阶结构特点，故可定义项目旌工 管理的基本模式为多级递阶结构。多级递阶管理模式使公路建设主管部门基本上从过去的直 接管理项目建设，变为宏观管理协调、分级放权，职责分明，由原来的高度集中的行政手段 为主的管理方法，转变为主要运用经济、法律和必要的行政手段来实现对项目的管理；从管 理指导思想上，从过去把施工企业当成行政机关的附属物，进行直接管理，变到为企业服务 上来。但我国当前的项目旖工管理模式着重于公路工程项目建设的甲方( 业主) 进行项目管 理，而对项目建设的乙方( 承包商) ，仅从传统的管理模式中独立出来，还未能建立与之配套 的以项目施工单位为主体的管理模式，造成了我国当前项目施工企业体制混乱，一些未够项 目招投标资格的小施工企业，纷纷打着大施工企业的招牌，进行工程承包、施工。一些旋工 企业得到项目后，转包给各个小工程队，从中获利，而实际施工的单位技术方量差，人员素 佘删 公路i 程项目撬i 管理系统硪究 质较低，机械化程度不高，再加上转包项目的报价较低，只好偷工减料，甚至买弄监理，建 造劣质工程，以达到赚钱的目的，给我国公路建设造成了极大的浪费。本文正是针对这一严 峻事实，提出与上述多级递阶模型配套的，以项目旌工企业为主体的多级递阶式管理模式， 提高施工企业项目施工管理素质，以完善我国项目施工管理模式，从根本上解决问题，达到 项目旋工管理的目标，为建设工期短、成本低的优质工程服务。 1 4 3 多级递阶式项目施工管理模式 通过1 4 1 、1 4 2 的分析研究，本文针对项目施工企业提出与我国当前项目施工管 理模式相配套的多级递阶式管理模式。 1 、多项目管理模式。见图卜3 所示。 图卜3 多项目管理模式 2 、独立大型项目管理模式。见图卜4 所示。 工程项目建设总公司 目1 1 1 图1 - 4 独立大型项目管理模式 随着我国市场经济的发展，各中、小型施工企业必将在竞争中相互合并，逐步走上集团 化、正规化的轨道，建立多级递阶式管理模式，开辟我国公路建设的新纪元。 图1 1 图图1 4 共同构成了公路工程项目施工多级递阶管理模式，使得项目施工中甲、 乙方关系明确、职责分明，各自分级管理，上级宏观调控、间接管理，下级微观实施、直接 管理，既有集中又有民主，能极大发挥各级部门的潜力。 本文正是在多级递阶管理模式的基础上对项目施工管理进行了系统的研究。 1 5 本课题研究的主要内容 本课题从理论和实践上对公路工程项目施工管理进行了系统的研究，并在京哈一级公路 ( 沈新段) 的建设实际中得到了很好的应用，受到施工单位的一致好评。 一1 陆 公一 k 舭一 溉芏 r _ 稚寻抽 i 抽 公路i 程项目涟i 管理系统研究 本课题研究的主要内容包括： 1 项目施工组织与协调管理：提出适合我国国情的多级递阶式管理模式，对宏观管理与 微观管理进行分级递阶管理。 2 项目施工信息管理：讨论项目施工管理中信息管理的内容和基本工作，以及项目施工 管理数据库系统，建立项目施工信息管理数据库系统。 3 项目施工网络计划管理：采用层次法搭接网络计划技术分级进行计划管理。具体包括： 层次法搭接网络计划模型，网络计划参数计算，资源的合理分配与均衡优化，时间费用的网 络流优化等内容。 4 项目施工过程评价与控制：建立项目施工过程评价指标体系，采用网络跟踪技术跟踪 实际状态参数，给出状态参数计算方法，进行项目旌工过程评价，并采用动态优化控制技术 和多级递阶控制组织模式，进行项目旌工过程控制。 5 项目施工管理集成化软件系统：将软件工程理论应用于项目施工管理系统，在项目施 工管理理论研究的基础上开发项目施工管理集成化软件系统。 公路i 程顼g 施i 管理系统研究 第二章公路工程项目施工信息管理 2 1概述 工程项目旌工信息管理，主要是针对项目旋工所涉及到的有关信息的收集、存储、加工 和整理。信息管理是工程项目施工实施科学管理的基础，要求及时、准确地向项目施工的三 大部门( 业主、承包商、监理) 以及各自不同层次管理人员提供他们所需要的综合程度不同 的信息，以便在项目施工的全过程中，对项目进行各种决策，分析问题产生的原因，为项目 总目标的控制服务。 现代工程管理的一个重要特点是计划管理与过程控制集成化。从信息方法的角度看，可 以将管理过程抽象为信息管理过程。整个管理活动就是信息从输和到输出，经过制定、优化 计划、实施，到信息反馈再次输入的过程。这一循环过程的每一个阶段，都离不开信息的 处理、传输和反馈。管理活动实际上是计划管理、过程评价与控制和信息管理的三位一体， 同时信息管理是计划管理和过程评价与控制的基础。信息方法为项目计划、评价和控制管理 过程提供了依据和手段。 工程项目管理组织是一个复杂的大系统。在整个系统的管理活动中存在着两种“流动”。 一种是人力、物力、财力等物质流动：一种是随之产生的大量的数据、资料、指标、参数、 图纸、报表、文件等信息的流动。前一种流动是管理活动的主体流程，后一种流动则是前一 种流动的表现或描述。这两种流动的交互作用，就构成了实际的管理活动。为了使管理活动 取得最优效果，就必须对人流、物流、财流加以科学的计划、组织和调节，使它们按照一定 的规律运动。人流、物流、财流合乎目的运动的前提，是信息流动的畅通，信息流动的任何 阻塞都会造成人流、物流、财流的紊乱和中断，管理活动就要停顿或遭到破坏，管理目标就 难以实现。信息是工程项目管理组织的中枢神经，又是现代工程管理的重要资源。工程项目 施工管理的首要任务是对信息进行有效的管理。 可见，信息管理不仅是工程项目施工管理活动的重要内容，也是决定其管理效能最关键 的因素。信息管理深刻地反映了信息在管理中的地位和作用。 首先，信息是计划的基础，计划是管理的首要职能，是各项目具体活动的依据。广义的 计划包括目标决策及实现的措施和方案。能否制定出科学合理的计划，直接关系到整个管理 活动的成效。计划的制定必须以真实准确的信息为基础。因此，掌握信息和了解情况是对管 理者的起码要求。只有充分掌握可靠的信息，对情况了如指掌，才能驾驭形势，运筹自如， 适应环境的变化，不失时机地作出成功的决策，从而为项目系统规划出正确、合理、优化、 有远见的目标，并制定出实现目标的切实可行的实施计划。计划的正确程度、管理效益的高 低，在很大程度上取决于信息工作的水平和质量。 其次，信息是组织和控制管理过程的依据和手段。计划确定之后，就要通过组织实施， 使之变为管理系统有序的合乎目的的行动。在项目施工过程中，组织、指挥、协调、评价与 控制等管理职能的履行，也刻离不开信息。整个管理工作，在一定意义上说，是一种以信 息加工、处理为中心的工作，管理过程就是信息的获取、处理、传输和使用的过程。在这个 公躇i 程项目施i 嚣理系统研究 过程中，管理机构( 各主管部门) 实际上是一种“信息调节器”，通过信息这个特殊的工具和 手段，履行管理职能，控制整个管理系统做合乎国的的运动，从而实现预期的管理目标。 再次，信息是工程项目施工各管理层次和各工作环节相互沟通的神经和纽带。工程项目 施工管理系统有自己的层次结构，任何一项工作的开展，都有自己的环境和过程。为了使各 层次、各环节的活动协调于整体之中，就必须通过信息的上传下达、互相沟通来实现，否则 管理就会失去活力。一个管理系统，如果没有一个四通八达、灵敏、准确的信息系统来获取 信息和沟通，效能就会受到限制，管理也就无法进行。 因此，工程项目施工信息管理是项目施工科学化管理的基础，其成功与否直接关系到项 目施工管理能否有效实施。 2 2 项目施工信息管理的基本工作 2 2 1 项目施工信息管理的特点 信息管理是一项重要而不可回避的日常性工作。工程项目施工信息管理的特点是：信息 量大，系统性强，信息传递中障碍多，信息产生的滞后现象。 一、信息量大 这主要是因为项目管理涉及多部门、多层次、多环节、多专业、多用途和多渠道、多形 式的缘故。其主要内容可归纳如下： 1 、工程项目索引：包括项目编码、项目名称、项目归属部门，以及相应的建设单位、设 计单位、施工单位、监理单位名称和工程概况等。 2 、工程项目施工基本信息：包括各项目及分项工程工程量、承包价、工期限制以及各种 定额信息。 3 、工程项目施工计划状态信息：包括各个层次的工程总计划目标、年度计划目标、季度 执行计划和月计划状态等。 4 、工程项目施工过程状态信息：包括各个层次的工程的对应于计划状态的实际施工过程 状态信息。 5 、各种文档信息：包括有关的技术规范索引、标准和文件编号，工程文件、变更设计及 索赔计录、工程简报、标书、市场情报等。 6 、合同信息：包括合同编号、合同名称、合同内容、合同变更记录等。 二、信息系统性强 由于整个项目系统相对连续，具体项目具有单一性和一次性，整个项目管理组织具有层 次分明、职责明确的多级递阶式组织结构形态，虽然信息量大，但却集中于所管理的项目对 象，故容易系统化，这就为信息管理数据库系统的建立和应用创造了非常有利的条件。 三、信息传递中障碍多 项目管理信息在从发送到接收的过程中，往往由于传递者主观方面的因素，如对信息的 理解能力、经验知识的限制而发生障碍；也往往因为地区的间隔、部门的分散、专业的隔阂 等而造成信息传递障碍；还往往因为传递手段落后或使用不当而造成传递障碍。 公路i 程项目拖t 管理系统研究 四、信息产生的滞后现象。 信息是在项目计划和实施管理过程中产生的，信息反馈一般要经过收集、加工、整理、 传递。然后才能到达决簧者手中，故往往返于物流。反馈不及时，容易影响信息作用的及时 发挥丽造成失误。 2 2 2 信息管理的基本工作 信息管理的核心工作是对信息的处理。广义的信息处理，包括信息的获取、传输、加工、 存储、提供等基本环节，这是信息管理的基本工作内容。 、掌握信息来源，进行信息收集 信息获取就是对原始信息的收集。信息可以脱离信息源而相对独立存在，因而它可以被 采集、提取和复制。对于各种信息来源，应进行制度法、标准化工作，建立责任，进行有效 地收集。信息收集要做到不漏不滥，如果面面具到，则信息繁杂，收集工作量大、费用高、 处理困难；如果漏收，则不能有效地反馈管理状态，为管理决策服务。要对数据资料的选择、 分类、鉴别、检验形成正规的程序，对例行性的活动信息要规定出收集的时间、方式和负责 人等。 二、信息传递 信息传递是信息在时间和空间上的转移。信息只有及时、准确地送到需要者手中才能发 挥作用。信息传递的有效性主要表现在传递速度和传递质量上，前者是指信息从信息源到接 收者所用的时间，后者是指如何避免传递过程中的干扰而导致失真。为了保障信息畅通无阻、 快速、准确地传递，要注意以下几点： 1 、要建立具有一定容量的信息传递通道，特别是在计算机联网时，信息通道的容目助减 显得特别重耍。 2 、要明确规定合理的信息流程。不同部门和层次的任务不同，决策的范围不同，所儒的 信息也不同。为使不同部门能及时、准确地获得与自身业务相关的信息，应尽量减少信息传 输环节和层次，必要时通过调查，给出信息流程图，严格按规定的信息流程传递信息，以免 造成信息传递紊乱。 三、信息加工、整理和储存 对收集的资料、数据要经过鉴别、分析、汇总、归类，作出推测、判断、演绎。它是一 个逻辑判断、推理的过程。这就要做好会计核算、统计核算和经济活动分析等工作，借助电 子计算机进行处理。 有价值的原始资料、数据及经过加工整理的信息，要长期积累以备查阅。手工管理信息 可用档案法存贮。现代管理，通常采用微机数据库技术，以节省存储时间和空间。 四、信息检索与应用 不论存入档案还是存入计算机数据库的信息、资料，入库前都必须做好编目分类。分类 编码的目的在于方便查找和提取。健全的检索系统可以使各种信息既保存完好，又便于检索， 否则会使资料杂乱无章，无法利用。 公路j t 程项目施i 管理系统研究 2 3 信息管理的基本要求 工程项目管理者为了做出正确的决策，实施有效的计划、评价与控制，必然会对信息提 出一定的要求。随着我国高等级公路建设事业的发展，工程项目规模的扩大，施工管理活动 对信息管理的要求也越来越高。概括起来包括：适用、及时、可靠、机动、经济，如图2 一l 所示。 圈2 1 项目施工管理信息系统的五项基本准则 适用性不管信息多么完善，如果不适合使用者的需要，将不会得到使用； 及时性项目实施过程中经常需要管理人员迅速做出决策。在这种情况下，除非信息 及时，否则不管它们的适用性如何，是不会被采用的； 可靠性是通过信任和信心建立起来的，信心产生于信息的真实性和可靠性，除非使 用者相信信息的可靠性，否则是不会使用这种信息的； 机动性组织条件，尤其是项目管理组织，是随时间和地点而改变的。所以信息必须 具有机动性，以满足管理条件变化的需要； 经济性毫无疑问，所有的信息工作应当在效能( 成本与收益的比较) 方面是经济的。 从以上分析可知，要满足现代项目信息管理的要求，关键在于建立项目施工信息管理数 据库系统，利用现代计算机技术，实现项目施工的信息化管理。 2 3 项目旋工信息管理数据库系统 公路工程项目施工信息管理数据库系统的实质是利用现代电子计算机技术，建立可联网 的共享型关系数据库，通过数据流达到信息及时、准确的流动，进而达到合理地控制物流以 实现项目施工管理中人力、物力、财力的合理分配及利用。数据库系统是信息管理计算机化 的首要工作。 2 3 1 数据库设计理论 数据库“”是数据管理的技术，是计算机科学的重要分枝，数据库具有数据结构化好、冗 余度小，程序和数据独立性强、扩充性好、易于编制应用程序等优点，大型的信息处理系统 1 l 公鼹i 程项目施i 管理系统研究 都是建立在数据库设计之上的。 一、数据库及其三级描述 数据库的数据是通过模型来描述的，对数据库的描述可分三级进行：即子模式( 外部模 式) 、模式( 概念模式) 和存储模式( 内部模式) 。 l 、子模式：是用户关心而获准使用的那部分数据的逻辑结构( 称为局部逻辑结构) ，不 涉及任何物理细节，用户可根据系统给他的子模式，用询问语言或应用程序支操作数据库中 的数据。这是最靠近用户的一级数据库描述，代表着用记的数据观点，可以看作程序员的文 件组织。 2 、模式：是数据库数据内容的完善表示，是对数据库的整体逻辑结构的描述。它包括： 逻辑数据单位( 如数据项、记录等) 以及数据之间关系的描述( 包括数据结构、存取方式、 完整性及安全性约束条件的描述) 。它代表数据库管理员( d b a ) 的观点，故又称之为d b a 视 图，常是所有用户视图的一个最小并集。设立概念级数据库的目的是为了把用户视图有机地 合成一个逻辑整体，统一考虑所有用户的要求，它所涉及的仍然是数据库中所有对象的逻辑 关系，而不是它们的物理情况。 3 、存储模式：它是数据库的最低一级描述，描述数据在存储介质上的安排与存放方式。 它不仅定义各种不同类型的存储记录，还涉及到硬件性能和数据存储的物理顺序、索引组织 和压缩等问题，它代表系统程序员或系统设计者的数据观点，从系统程序员的角度看，数据 库中的数据是用一定的文件组织方法组织起来的一个个物理文件( 或存储文件) ，系统程序员 编制专门的访问程序，实现对文件中数据的访问。 对一个数据库系统来说，实际上存在的只是物理级数据库，它是数据访问的基础。 概念级数据库只不过是物理级数据库的一种抽象( 逻辑) 描述，用户级数据库是用户与 数据库的接口，用户根据子模式进行操作，通过于模式到模式的映射与概念级联系起来，又 通过模式到存储的映射与物理级联系起来。数据库管理系统( d b m s ) 的中心任务之一就是在 操作系统( o s ) 的支持下完成三级数据库之间的转换，把用户对数据库的操作转化到物理级 会执行。数据库的分级结构示意图如图2 2 所示。 公路一c 程项e 施：管理系统研究 图2 - 2 数据库的分级结构 因此，数据库三级模式间存在两个映射： l 、子模式模式映射：它确定各具体子模式与模式之间的对应关系。 2 、模式存储映射：指定如何实现逻辑记录( 或片段) 到存储的映象规则。 通过上述两个映射可实现各级数据模式之间的转换，并实现两种数据独立： l 、物理数据独立性：当数据存储方式改变时，不改变数据的整体逻辑结构，因此，并不 影响数据的局部逻辑结构，用户的应用程序当然不用改写。 2 、逻辑数据独立性：当数据的整体逻辑结构改变时，不改变数据的局部逻辑结构，因此， 用户的应用程序也不用改写。 所以，“三级数据模式，两种数据独立”是数据库系统实现数据共享性、节省存储空间、 保持数据与程序的相互独立性、统一和集中管理数据的关键。 二、数据库功能设计 数据库管理系统( d b m s ) 是一组软件，其功能随系统而异，一般说来，它包括以下几方 面的功能： l 、数据库定义功能抱括全局逻辑数据结构( 模式) 定义，局部逻辑数据结构( 子模式) 定义，存储结构定义，保密定义以及信息格式定义等。 2 、数据库管理功能：包括系统控制，数据存取及更新管理，数据完整性及安全性控制， 并发控制等。 3 、数据库建立和维护功能：包括数据库的建立，数据库更新，数据库再组织，数据库结 构维护，数据库恢复以及性能监视等。 4 、通信功能：具备与操作系统的联机处理、分时系统及远程作业输入与调用的相应接口。 d b m s 功能设计主要由三部分组成：数据描述语言及其翻译程序、数据操作语言及其编译 ( 或解释) 程序、以及数据库例行程序。 l 、数据描述语言( d d l ) ，它包括： ( 1 ) 模式数据描述语言：描述全局的逻辑结构，给出各种记录类型和数据项类型的名字 和特征，以及它们之间的联系。 ( 2 ) 子模式数据描述语言：描述局部的、即用户的数据逻辑结构。 ( 3 ) 物理数据库描述语言：描述数据的物理存储方式。 2 、数据操作语言( d m i ) ：是用户与数据库系统的接口之一，是用户操作数据库中数据的 工具，通常包括存储、检索、修改、删除等数据操作功能。 用户操作数据是为了对数据进行分析和运算，因此对一个数据库系统来说，既要有数据 操作语言，也要有数据运算语言。解决这个问题通常有两条基本途径可循； 自含系统：这种系统使用一种同时具有描述数据操作和运算两方面功能的自含语言， 如：d e b a s e 、f o x b a s e 、f o x p r o 等语言。自含系统的优点是整个系统的效率比较高，可以通盘 考虑管理数据和分析运算，使得两者的相互作用比较密切；其缺陷是适应性差，因为在设计 系统时往往只能包含某些特定运算，增加新的运算能力很困难。这类系统一般是为某种专门 应用服务的。 公路i 程项g 施i 管理系统研究 宿主系统：这种系统是把数据库嵌套在一个称为主系统的通用计算机系统中，数据库 管理系统只管操作数据，其它事情都由主系统去干。宿主系统包含程序语言( 称为主语言) ， 如( o b o l 、f o r t r a n 、t r o b a s i c 、c 语言等) 和数据操作语言( 称为子语言) ，用户在使用时， 只需把后者嵌入在前者之中。由于系统有充分的分析运算能力，从而克服了自含系统的不足， 可为多种应用服务，但由于数据库管理系统和用户程序之间事先缺乏了解，使得主系统与数 据库管理系统的接口问题在设计时变得较为复杂。 由于项目旌工信息管理系统一方面具有信息量大、系统性强，适合采用自含系统；另一 方面，由于采用网络计划技术，计算量大，计算复杂，适合采用宿主系统。为解决这一矛盾， 本文提出主宿系统，以数据操作语言做为主系统，一般的数据分析运算均由主系统完成，由 于f o x p r o 语言数据管理功能强大，有一定的运算功能，编程方便，具有自定义菜单，界面友 好，便于与其它语言接口，调用方便，特别是具有网络功能，适合计算机联网操作，敌本文 以之为主系统语言；以运算程序语言( 如c o b o l 、f o r t r a n 、t r o b a s i c 、c 语言等) 做为子系 统，嵌套于主系统之中，完成复杂的数据计算及绘图功能。主宿系统，一方面可以通盘考虑 管理数据和分析运算，整个系统的效率较高；另一方面又具有强大的数据运算子系统，可为 多种应用服务，具有较强的通用性与可扩充性。故主宿系统综合了以上两种系统的优越性， 克服了其不足性。 3 、数据库管理例行程序： 做据库管理例行程序随系统而异，一般包括系统运行控制程序、语言翻译例行程序以及 d b m s 的公用程序三部分。 三、数据模型及其规范化处理 数据库和数据库系统的描述前提是数据模型，项目管理中，较常使用的数据模型是关系 数据模型。 关系数据是数据模式的一种，也是数据库逻辑设计的一个方面，关系数据库就是建立在 关系数据的基础上的。关系数据理论利用关系来描述现实世界，一个关系既可以用来描述一 个实体及其属性，又可以用来描述实体间的联系。关系实际上是一张二维表，表的每一行叫 作一个元组，每列称作一个属性，因此，一个元组就是该关系所涉及的属性集的笛卡尔积 的一个元素，关系就是元组的结合，也是衡卡尔积的一个子集。在一个关系的各个属性之间， 有某种映射存在，这种映射可用数据依赖来表达，数据依赖的主要方式是国数依赖和多值依 赖。 在关系数据模型中，规范化理论是其设计的主要理论依据。依照规范化理论设计的数据 关系在数据操作中有较大的优越r 陛。规范化理论的主要内容是“范式”，范式是指数据元和数 据元之间的某种依赖关系，正常情况下可分为非规范化关系、一范式、二范式、三范式等， 它们之间相互关系如图2 3 所示： 一范式：非关键字属性函数依赖于主关键字 二范式：非关键字属性完全函数依赖于主关键字 三范式：非关键字属性之间不存在传递依赖 公路i 程项目施i 管理系统研究 图2 3 非规范式范式关系图 本文采用规范化理论对项目施工管理中各类数据进行了规范化处理，并采用关系型数据 库语言f o x p r o 建立了关系型数据模型。由于篇幅有限，仅以定额类数据为例，介绍其规范化 过程。 公路工程项目施工数据库系统中各类定额数据为最原始数据，均可归纳为如下的定额数 据二维表的原始形式，见表2 - 1 。 定额原始数据二维表( 非规范式)表2 - 1 定额号项目名称单位单价持续时间人工费材料费机械费 单位 数量 单位 数量单位 数量 由表2 - 1 可知，原始定额数据为非规范化的综合形式的定额数据，其中存在组合项“资 源名”“单位”、“数量”。故须经规范化、标准化，才能建立共享型基本定额数据库模型。 1 、消去组合项，化为第一范式关系 将表2 1 中，“资源名”、“单位”、“数量”分别划为三项记录，消去其“资源名单位、 数量”的组合形式，则有表2 - 2 。 第一范式表2 - 2 i 定额号项目名称单位 单价持续时间人工费 材料费 机械费资源名l单位l数量1资源名n单位1 1数量n 2 、消去非完全依赖性，化为第二范式关系 从表2 2 可看出，以“定额号”为主关键字，但表中的资源定额“数量”不仅依赖于主 关键字而定，而且还依赖于“资源名”而定。因此，必须进一步消去表内非主属性对主关键 字的非完全依赖性，化为第二范式关系，即将表2 2 分解为如下两个二维表关系，见2 3 1 及表2 3 2 。 第二范式表表2 3 1 f 定额导项目名称单位单价持续时间人工费材料费帆槭费资源名1单位l资源名n单位n 表2 3 一一2 公路i 程项g 穗i 管理系统研究 定额号数量l数量2 数量n 3 、消去传递依赖性，化为第三范式 表2 - 3 1 中，各属性间还存在传递依赖性，即不同的分项工程存在大量相同名称的资 源类型，如果不予消除，容易造成数据矛盾。因此，须进一步将前一个第二范式关系拆成定 额资源编号表和资源表两个第三范式关系；其中资源表以“资源编号”为主关键字。按照合 理组织和设计关系数据库的原则，对于应用来说，将综合形式的定额数据二维表分解为第三 范式关系，见表2 4 一l 、表2 4 3 ，定义数据库就行了。 第三范式表表2 4 一l i 定额号项目名称单位单价持续时间人工费材料费机械费资源编号l 资源编号2资源编号r l 表2 4 2 资源编号资源名称单位单价 4 、化为第四范式 最后，所分解的关系还要考虑到具体的数据库管理系统所要求的限制条件及其数据处理 效率。则综合形式的定额数据在f o x p r o 微机关系型数据库系统中定义为如下几个数据库形式， 见表2 5 1 表2 5 - 一4 。 第四范式表表2 5 一l f 定额号 项目名称单位单价持续时间人工费材料费机械费 表2 5 2 资源编号资源名称 单位 公路i 程顼翟诡i 管理系统研究 2 3 2 系统数据库设计 一、数据库构成。 本文将项目施工管理系统各项数据加以归纳、分类，主要划分为下述六个数据库。 l 、各类定额库 2 、工程量库 3 、工期库 4 、成本库 5 、工期一成本库 6 、资源库i 总资源库 1 分项工程资源库l 二、数据库主关键字编码 代码是定信息概念的具体符号表示，它