（系统工程专业论文）基于数据仓库的大型工程项目管理信息系统设计.pdf

华中科技大学硕士学位论文 摘要 业主直接负责工程项目管理是我国建筑业现阶段的一个特色。面向业主的 项目管理信息系统构建是一项复杂的系统工程，内容多、信息量大、覆盖面广， 仅仅依靠商用项目管理软件是远远不够的。 本文结合工程项目管理实践中的具体内容，提出一种以数据仓库技术为支 撑的大型工程项目管理信息系统的设计方法。在设计阶段，首先给出一类 i w b s 数据模型，将工程项目管理实践中业已存在的多套分解体系有机地集成 起来，利用数据库技术在系统中实现，以方便合同、进度、投资等不同管理职 能之问的信息交互。并在此元模型的基础上采用面向主题的设计方法，以各管 州职能为木题域构建数据仓库。 作为数据仓库建设的前期过程，数据集成是个很重要的环节。本文列举 了大型工程项目管理中数据集成的一些方法，探讨了x m l 技术在系统中应用 的可能性，并重点介绍了主系统与项目管理软件m s p r o j e c t 之间的数据集成以 及在此基础上实现的功能集成。 考虑到系统具体实施的困难性，本文还提出一种用例驱动和数据驱动相结 合的增量式开发过程，以应对系统实施环节中需求变化的挑战。与大多数数据 仓库系统一样，本系统中也同时存在操作型应用和分析型应用，本文从体系结 构和实现方法的视角探讨了系统中操作型应用和分析型应用之间的设计差别 和在同一个框架下的集成方法。与之相对应的，c s 模式和b s 模式也会由于 系统中不同的功能需求而分别被采用。最后，还简要谈到系统中用到的一种基 于角色的权限管理机制。 关键词：大型工程项目管理，数据仓库，i w b s ，数据集成 华中科技大学硕士学位论文 a b s t r a c t i ti saf e a t u r eo fb u i l d i n gc o n s t r u c t i o ni n d u s t r yi no u rc o u n t r yc u r r e n t l yt h a t t h eo w n e rm a n a g e sp r o j e c t s b y h i so w n t ob u i l da no w n e r - o r i e n t e d p r o j e c t m a n a g e m e n t i n f o r m a t i o ns y s t e mi sa c o m p l e xs y s t e m s e n g i n e e r i n g w i t hv a s t c o n t e n t s ，s u b s t a n t i v ei n f o r m a t i o na n dw i d es c o p e ，w h i c hi s f a rf r o ma d e q u a c yi f o n l yc o u n t so ns o m ep r o j e c tm a n a g e m e n ts o f t w a r e c o n s i d e r i n g t h ec o n c r e t ec o n t e n t si nt h e p r a c t i c e o fc o n s t r u c t i o n p r o j e c t m a n a g e m e n t ，t h ea r t i c l eb r i n g s f o r t has y s t e md e s i g nm e t h o df o rt h em a s s i v e c o n s t r u c t i o np r o j e c tm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m ( m c p m i s ) b a s e do nd a t a w a r e h o u s et e c h n o l o g y i nt h ed e s i g np h a s e ，a ni w b sd a t am o d e lw a sg i v e nt o i n t e g r a t et h em u l t id e c o m p o s i t i o nc r i t e r i o n ，w h i c hw a sr e a l i z e di n t h es y s t e mv i a d a t a b a s e t e c h n o l o g y t of a c i l i t a t et h ec o m m u n i c a t i o no fi n f o r m a t i o nb e t w e e n d i f f e r e n t m a n a g e m e n t f u n c t i o n ss u c ha sc o n t r a c t a d m i n i s t r a t i o n ，s c h e d u l e m a n a g e m e n ta n d i n v e s t m e n tc o n t r o l l i n g ，e t c f u r t h e r m o r e ，w i t ht h em e t h o do f s u b j e c t o r i e n t e dd e s i g n ，ad a t aw a r e h o u s ew a sb u i l tw i t h i nt h es u b j e c tf i e l d so f d i f f e r e n tm a n a g e m e n tf u n c t i o n so nt h eb a s eo ft h em e t a m o d e l a st h ei n i t i a l p h a s eo fb u i l d i n gad a t aw a r e h o u s e ，d a t ai n t e g r a t i o ni s av e r y i m p o r t a n th i n g e t h ea r t i c l ee n u m e r a t e ss e v e r a ld a t ai n t e g r a t i o nm e t h o d s t h a tw e r e u s e di nt h em a s s i v ec o n s t r u c t i o np r o j e c tm a n a g e m e n tp r a c t i c e s ，a n dd i s c u s s e st h e p o s s i b i l i t i e so ft h ea p p l i c a t i o nb yx m lt e c h n o l o g yi n t h ed a t ai n t e g r a t i o n ，a n d p a r t i c u l a r l y i n t r o d u c e st h em e t h o do fd a t a i n t e g r a t i o n a n df u n c t i o n i n t e g r a t i o n b e t w e e nt h em a i ns y s t e ma n dp r o j e e lm a n a g e m e n ts o f t w a r em s p r o j e c t c o n s i d e r i n g t h ed i f f i c u l t i e sw h e nc a r r i e dt h e s y s t e m i n t o e x e c u t i o n ，t h e a r t i c l ea l s ob r i n g sf o r t ha ni n c r e m e n t a ld e v e l o p m e n tp r o c e s sc o m b i n i n gw i t ht h e m e t h o d so fn s e c a s e - d r i v e na n dd a t a - d r i v e nt o c o p e w i t ht h e c h a l l e n g e o ft h e c h a n g i n gr e q u i r e m e n t s l i k em o s td ws y s t e m s ，o l t pa n do l a pa p p l i c a t i o n s b o t he x i s ti nt h e s y s t e m t h ea r t i c l e d i s c u s s e si nt h ev i e wo fa r c h i t e c t u r ea n d r e a l i z a t i o na b o u tt h ed e s i g nd i f f e r e n c e sa n d i n t e g r a t i o na p p r o a c h e sb e t w e e no l t p 华中科技大学硕士学位论文 a n do l a i a p p l i c a t i o n su n d e rt h es a l i l ef r a m e w o r k a c c o r d i n g l y ，c sm o d ea n d b sm o d ea r ea d o p t e db yd i f f e r e n tf u n c t i o n a lr e q u ir e m e n t si nt h es y s t e m ，l a s t l y ，a r o l e b a s e da c c e s s e dc o n t r o li sb r i e f l ym e n t i o n e d k e yw o r d s ：m a s s i v ec o n s t r u c t i o np r o j e c tm a n a g e m e n t 。d a t aw a r e h o u s e l w b s ，d a t ai n t e g r a t i o n 华中科技大学硕士学位论文 1 1 课题来源和背景 1绪言 大型工程项目的建设是关系国计民生的大事，建设过程本身及其建成之后 的产出往往会对地区乃至国家的经济社会环境等诸多方面造成巨大的影响，重 要性不吉而喻。然而，大型工程项目的管理却是一项复杂而艰巨的系统工程， 涉及多方面的工作，如进度、质量、造价、合同、图纸、文档等；以及众多的 参与部门和单位，如投资、咨询、设计、监理、施工、审计、设备、物资、调 试、运营等，沟通和协调的难度极大。 信息技术的高速发展为新时期下的大型工程项目管理的创新和变革提供 了一个难得的契机。建筑业属于传统行业，随着信息化浪潮在全球范围内展开， 人们重新回过头去思考传统行业的一些管理方法和作业流程，并结合新的条件 加以优化，开创了一种所谓的“鼠标+ 水泥”的模式，即利用现代化的管理思 想和信息化的管理手段来改造传统行业。这已经成为新时期下的一个强有力的 经济增长点。 本文直接的来源课题是“数字轨道交通”项目。该项目面向城市轨道交通 建设全过程，包括项目论证立项决策、项目仿真支持、项目建设管理、项目运 营集成控制和项目远程诊断五个大的系统。项目建设管理系统是其中的核心部 分，旨在向业主提供一套适应轨道交通工程建设需要的管理方案和信息平台。 本文的研究工作即是对该系统的提炼和引申。 1 2 国内外研究和应用现状 从工程项目管理信息化的角度来看，相关的研究和应用在国内外都有不 少。这其中有些是侧重于理论模型或方法模式的构建，例如立足于建筑业自身 领域知识建设的核心模型和项目总控管理模式；而另一些则是从应用实践中发 展而来，如项目管理软件以及方兴未艾的基于i n t e r n e t 的项目管理。由于该主 题的应用性，要把握其发展潮流两方面都不可少。 华中科技大学硕士学位论文 1 2 1 建筑领域核心模型 由于不同领域的工程项目软件开发采用封闭的、局部的信息模型，造成了 不同系统之间数据管理的困难，这已经成为制约行业发展的瓶颈。因此。开发 适用于整个行业的核心信息模型，以核心信息模型为基础最终实现信息共享等 问题开始成为国际研究的热点。早在1 9 9 4 年，国际标准化组织( i s o ) 就提 出了针对建筑行业的信息分类体系1 5 1 ( i n f o r m a t i o nc l a s s i f i c a t i o ns y s t e m ) 。在 该体系基础上的信息模型研究也有不少，例如专门针对建筑行业信息集成提出 的一种分层模型f b l 。模型的最底层是以各独立的应用软件为主体的应用模型 ( a p p l i c a t i o nm o d e l ) ：上一层则是描述某个具体应用分支的领域模型( a s p e c t m o d e l ) ：而通过再上一层的核心模型( c o r em o d e l ) 可以实现不同应用领域 的系统集成；模型的最高层则是负责拯个建筑业的信息组织以及建筑业与其它 行业信息交换的广义模型( g e n e r i cm o d e l ) 。这种分层模型的应用是至下而上 的，只有在较低层次模型建立并正常运作的基础上，才能考虑较高层次模型的 集成。 关于这方面的研究已经开展不少，但无论是国内还是国外，很多成果还都 处于原型阶段，尚无法解决实际问题。这其中一个重要的原因就是缺少一种强 大的推广力量。近期提出的一种基于x m l 技术平台服务于建筑行业的b c x m l 模型【4 6 l 可以使这一现状得到改观。因为x m l 正在迅速成为i n t e r n e t 信息交换 的标准在此基础上的推广工作将会容易得多。 1 2 2 项目总控 项目总控( p r o j e c tc o n t r o l l i n g ) ，是指以现代信息技术为手段，对大型建设 工程进行信息的收集、加工和传输，用经过处理的信息流指导和控制项目建设 的物质流，支持项目最高决策者进行策划、协调和控制的管理组织模式。它是 项目管理发展到一定的阶段，结合企业控制论以及i t 技术而形成的项目管理 模式【1 1 i 。 项目总控管理模式在国外已经得到广泛应用，如德国全国铁路改造和新 建、柏林机场、慕尼黑机场、雅加达机场等。目前，国内一些研究机构也开始 2 华中科技大学硕士学位论文 积板探索并推广这一模式的应用，同济大学工程管理研究所就在配合厦门和南 j = 困际会议展览中心的施工建设过程中采用了项目总控的模式。从实践中看， 无论在经济、技术，还是在管理方面，都取得了显著的效果。因此，项目总控 模式是适应大型建设项目的项目组织模式。 项m 总控的任务是向业主提供信息，编制项目总控报告( 包括项目总控总 体方案、项目总控规划和项目实施期问的总控报告) ，其内容包括策划与控制 两方面，即进度、投资和质量目标的策划与控制以及组织、管理、经济、技术、 发包、合同和资金等的策划与控制。项目总控方法主要包括项目分解i 过程分 解、过程控制接口控制、信息组织三个方面2 】。 项目分解i 过程分解。项目分解时，或按项目功能分解，或按项目空间 分解。项卜j 分解层丽们确定可考虑按设计阶段、施工阶段、项目进展 | 叫段、功能区、地理区域和单体工程等各种因素。项目分解之后即 可明确完成各个子系统工程的项目组织单位。各予系统工程中的目标 就i 【这些组织单位承担。项目分解可帮助项目总控单位分析和明确工 程实施的难点和关键点，有利于处理各个子系统之间的关系和相互影 响。过程分解时，应先明确过程分解的层面。一般分解为3 个层面： 即过程、任务和活动层而。 过程控制接口控制。过程分解有利于分析重要的过程和接口。过程控 制则意在对各个分解目标进行控制，其核心内容是过程中存在的关键 问题。接口控制的核心则是明确各部分的责任和相互关系一一例如设 计部分对施工部分的影响，使各组织单位的工作整体化和集成化。因 此，过程控制和接口控制既控制了各个分解的目标，也控制了整体的 | 1 标。 信息组织。项目总控需要建立以现代信息技术为基础的项目信息系 统。项口总控单位处理信息的前提是必须及时地获得真实可靠的项目 实施信息，】 i 此，在建设参与单位之m 建立项目通汛组织是信息交流 的需要，也是项目总控工作的必备条件。 华中科技大学硕士学位论文 1 2 3 项目管理软件应用 项目管理软件作为一类新出现的行业应用软件在近阶段发展势头迅猛，已 经出现了不少商用项目管理软件最著名的是微软公司的m s p r o j e c t 和 p r i m a v e r a 公司的p r i m a v e r ap r o j e c tp l a n n e r ( p 3 ) 。国产软件中“梦龙”也以 其更贴近国内工程管理实际而在建筑施工项目中也占有不错的份额。 下面就以m s p r o j e e l 和其服务器版p r o j e c tc e n t r a l 为例来窥项目管理软件 之“一斑”。 m s p r o j e c t 是微软公司o f f i c e 办公套件中的一个组成部分。众 所周知，微软公司的软件以其商业化运作的成功而在全球范围内保持很强的竞 争力。m s p r o j e c t 也不例外从早期的p f o j e c t 4 0 到p r o j e c t 9 8 、p r o j e c t 2 0 0 0 以 及最近刚发布的p r o j e c t 2 0 0 2s e r v e r ，产品的功能逐步丰富和完善，不仅在市场 上取得了辉煌的成功，在技术选用上也颇具匠心，成为专业项目管理软件 p r i m a v e r a 公司的唯一强劲对手。在功能上，p r o j e c t 2 0 0 0 主要能够帮助人们在 项目的初期完成计划的创建和优化，包括时间、成本和资源计划，并在项目的 实施过程中实现对计划的跟踪和管理。而p r o j e e l c e n t r a l 作为p f o j e c t 2 0 0 0 的服 务器版，通过对不同项目参与人员的角色授权实现动态的任务分配和检查，更 加促进了项目小组人员之间的沟通管理。 但是，在大型工程项目的实施过程中，项目管理软件的应用并不充分。究 其原因，主要有以下几个问题： 首先，商用项目管理软件不能解决项目管理中的所有问题。因为大部 分项目管理软件的功能主要集中在对项目计划的制定和跟踪上，而在 大型工程项目实施过程中的其它一些需要管理的事务，例如质量、投 资、合同等就不能在这个框架内解决。一个最简单的例子，作为工程 项目的业主，往往会购买另一套财务管理软件来实现对成本、投资的 管理。 而且，商用软件一般是追求通用性和标准性，对具体项目的需求不会 也不可能照顾得很周全。因此在项目上马的时候，业主经常需要结合 自身项目的实际来选择软件。即使是专业致力于项目管理软件研发的 p r i m a v e r a 公司，在推出多套产品满足大型工程项目需求的同时，还与 全球各咨询公司合作，并为自己的软件提供数据和程序的接口以方便 4 华中科技大学硕士学位论文 二次开发。 最后，在大型工程项目中方方面面的参与人员如何在一个软件系统的 环境下被管理也不是商用软件能够做到的。虽然服务器版的p r o j e c t c e n t r a l 在这方面作了一定的尝试，但仍未根本解决这方面的问题。 鉴= 丁= 项目管理软件的以上问题，很多工程项目在信息系统投入上不会仅仅 停留在购买几套项目管理软件。在项目启动的时候，他们会请专业的咨询公司 来实施项目管理，或者订制信息系统以协助项目管理工作的开展。这就是本文 内容的契机，因为一个高效的信息系统会为工程项目的顺利实施和成功完成铺 平道路。 1 2 4 基于i n t e r n e t 的项目管理 基于i n t e r n e t 的项目管理，与当前信息技术发展的主流方向相一致。以 i n t e r n e t 取代传统的信息平台，可以使人们随时随地通过不同的方式获取信息， 而且费用大大降低。在工程项目管理中，组织之间或成员之间信息沟通和相互 协作是一个迫切需要解决的问题。而大型工程项目的一个特点就是覆盖的空间 范围广，这一点在“线性工程”如城市轨道交通建设中表现得尤为明显，因此 就更需要借助网络化的手段来实现信息的沟通。而近期在企业信息化中提出的 一种“虚拟组织”的概念在一定程度上可以移植到大型工程项目管理中来【”】。 虚拟组织被定义为是一种在地理位置上分布的独立机构、公司和专业人士的临 时或永久的集合。它们之间通过信息技术及通讯技术来提供互补的核心竞争 力、共享资源以完成整个生产过程。虚拟组织具有六个基本特征：地理上分布、 充分利用信息通讯技术、跨越组织边界、互补核心竞争力( 共享资源) 、参与 方不断变动、参与方地位平等。可以看出，以上六个虚拟组织的特征同样可以 在大型工程建设的组织环境中加以反映，也就是说在大型工程建设的组织环境 中可以采用虚拟组织的这种形式。这样就在一定程度上将先进的信息技术与传 统的组织结构整合在了一起，从而从根本上提升了传统行业的竞争力。 值得一提的是，目前基于w e b 的项目管理解决方案已经出现在一些商务 网站上，如美国货尔韦尼公司在我国投资设立的名为“我的工程网 1 4 1 ”商业 网站上面就提供了在线工程项目管理的简单应用，能为用户提供在线的文档管 华中科技大学硕士学位论文 理、工作流程管理、项目进度管理等内容。 1 3 本文主要工作 本文希望将数据仓库技术的思想应用到大型工程项目管理信息系统建设 过程中来。数据仓库按照其创始人w h 1 n m o n 的定义是“面向主题的、集成 的、稳定的、随时间变化的数据集合，用以支持经营管理中的决策制定的过程 1 2 4 | ”。数据仓库的应用一般是面向企业的，最典型的用户是拥有大量客户的 商业企业。但随着其主体技术的日益成熟，很多需要大量数据分析的领域都会 采用数据仓库技术来提升其竞争力。 大型工程项目管理信息系统建设的目的是为项目管理层提供有效的决策 支持功能。这其中遇到的最大困难与挑战不是系统功能设计或管理流程设计， 而是如何采用一种有效的方法实现对项目过程中海量数据的综合管理。而且这 一步是基础性的工作，没有数据，空有流程和功能是谈不上决策支持的。而数 据仓库技术正是解决这一问题的绝佳方法。 数据仓库技术是在传统数据库技术的基础之上发展而来的，我们在采用该 技术构建系统的时候也可以分阶段分步骤进行。一般说来，数据仓库项目过程 可以分为三个阶段：设计、实施和维护阶段。本文除了第二章是从业务角度介 绍系统需求外，后面几个章节都是围绕数据仓库的设计和实施过程的。第三章 主要结合业务过程提出一种i w b s 数据模型，并在此基础上详细叙述了数据仓 库的多维模型设计以及元数据管理和体系结构。第四章则主要介绍数据仓库平 台上的工程数据集成的方法和途径。第五章则是针对基于数据仓库技术的工程 项目管理信息系统的实施过程从方法论的角度进行的探讨。 6 华中科技大学硕士学位论文 2 系统需求概述 2 1业主项目管理的特点 目前国内外较通行的工程项目管理模式有以下几类【1 8 1 ： 传统模式，又称设计一招标一建造方式。采用这种模式时，业主与设 计机构签订专业服务合同，建筑师和工程师负责提供项目的设计和施 工文件，在设计机构的协助下，通过竞争性招标将工程施工任务交给 报价和质量都满足要求的投标人来完成。在施工阶段，设计专业人员 通常担任重要的监督角色，并且是业主与承包商沟通的桥梁。 交钥匙方式。该方式在项目原则确定以后。业主只需选定唯一的承包 商和工程项目管理公司实体负责项目的设计与施工。这种方式的基本 特点是在项目实施过程中保持单一的合同责任，不涉及监理，大部分 实际施工工作要以竞争性招标方式分包出去。 b o t 方式。b o t 即建造一运营一移交方式，它是指国家政府开放本国 基础设施建设和运营市场，吸收国外和私人资金，授予项目公司特 许权，由该公司负责融资和组织建设，建成后允许其运营一定年限 回收投资及获取合理利润，在特许期满将工程移交给国家政府。 国外建筑工程较多采用后面两种管理模式，一般会有第三方咨询机构介入 进来负责项目管理，而业主不直接负责项目管理。但是在国内现阶段，由于建 筑市场运行机制不够完善，相应的配套法律法规不够健全，也缺少成熟的中介 服务机构能参与进来，所以大多只能按照传统模式来进行，项耳管理以及接个 工程的协调工作基本上需要业主自己组织一套管理班子来完成。 相对于承包商的项目管理，业主项目管理的侧重点会有所不同，重点不在 具体工程的施工方案设计和组织，而在宏观、全局的统筹安排，供应商的选择， 合同的管理，以及进度和投资的控制等等。 可以说，业主项目管理是我国建筑业现阶段的的一个特色。国外工程业主 一般不直接负责项目管理，而是将其委托给咨询工程师，因而这方面研究可以 被借鉴的资料不很多。而国内在过去二十年内，工程管理领域经历了一系列的 华中科技大学硕士学位论文 变革，从引进招投标、监理制到实行项目法人制、项目资本金制等一系列西方 项目管理机制，但是对特定条件下项目管理模式和方法的研究却一直没有足够 的重视【19 1 。 项目管理的权威文献一一美国项目管理协会出版的p m b o k ( 项目管理知 识体系) 中介绍了一系列项目管理方法，涵盖了项目的全过程和全方位：从项 目的启动、实施到收尾，从进度、成本、质量管理到人力资源管理和风险控制， 但基本上只是在承包商这个层次上，所有工作都是面向工程项目本身的。而业 主项目管理的不同之处就在于其工作面更加宽泛，不仅需要控制项目的实施过 程，更需要把握项目带来的影响。就拿城市轨道交通项目过程而言，由于轨道 施工会破坏城市现有的交通，供水供电设施也要做相应的调整，还有一些单位、 住户需要动迁。这些工作都不在承包商的管辖范围之内但却是工程顺利实施 的先决条件，也是业主项目管理工作内容的一部分。 图2 - 1 业主项目管理工作内容图例 2 2 信息系统的目标特征 信息系统的主要服务对象是业主的项目管理人员，同时系统应该面向整个 项目全方位、全过程，包括以业主为中心的项目组织结构和所有参与方的组织 和人员。为此，设计应该含有以下目标特征： 集成性。充分满足信息集成的需求，实现成本、进度、质量的综合管 理。项目管理知识体系中的一个重要的概念是w b s ，但是w b s 尚不 8 华中科技大学硕士学位论文 能满足集成管理的需求。因此我们提出一种i w b s ( 集成工作分解结 构) 的概念，i w b s 统一了进度、成本、质量等多个主题域的分解体 系，以元数据的方式存储在系统中。这样，不同主题域间的信息就通 过一个“索引”串起来了。在下面的章节中，会重点介绍1 w b s 在系 统中的实现方法。围绕i w b s ，采用数据仓库中的多维模型构建系统， 是本文的核心内容。 可扩展。任何一个软件系统的实施都不可能一蹴而就，都必须按照软 件工程的规范一步步来。而在这个过程中，如何把握业务上的需求就 是一个很大的问题。如果系统的结构只能适应传统的“瀑布模型”， 即不得不在前期过程把业务需求定义明确，这就会给系统的实施带来 很大的麻烦。随着现阶段软件工程和面向对象技术的发展，人们更倾 向于从应用系统的结构上来把握这个问题。当业务逻辑和数据存储以 及用户界面间彼此相对独立的时候，业务的变化和扩展都会变得容 易。本系统应该采用分布式三层结构，方便业务扩展。另外，作为数 据仓库的应用，数据存储也可以分层。操作型数据和分析型数据分开 存储，这也加强了系统的扩展性。 决策支持。信息系统除了完成最基本的数据处理、自动化办公外，最 重要的就是满足用户决策支持的需求。大型工程项目管理对决策者而 言是一项高难度、高风险的工作，而信息系统则在很大程度上降低了 其中的难度和风险。要很好的实现这一点，就必须按照决策支持系统 的模式来构建系统。本系统以数据仓库为支撑技术，通过对数据的有 机组织和管理，为决策支持功能的实现提供了一条便捷之路。 自动化。软件系统的目的就是为了提高效率，很多原本需要人工完成 的事情交给软件会节省大量的人力和时间。当所有与项目相关的信息 都统一到一个系统之中的时候，很多工作又可以进一步简化。在一般 数据仓库项目的实施过程中，将操作型数据转化为分析型数据往往是 靠人工半自动化完成的，甚至需要专门人员( e t l 工程师) 来实施这 项工作。而本系统完全可以在系统设计的时候就考虑到类似数据的自 动转移问题，通过合理的元数据管理策略实现更高程度的自动化。 多角色。角色划分是对不同用户的类型而言的。在系统的运行过程中 9 华中科技大学硕士学位论文 会有各种类型用户参与进来。从承包商到业主，从操作型用户到决策 分析型用户。对不同的用户要赋予不同的角色权限。基于角色的权限 管理也是本系统中的一个很重要的部分。 2 3从w b s ni w b s 工作分解结构( w b s ) 是项目管理知识体系中的一个核心概念。传统的 工作分解结构是以任务为分解对象的。整个项目也是一个大的任务，将一个项 目经过多层次分解，一直到最底层可以管理的任务项，或者称之为工作包，这 就得到了该项目完整的工作分解结构。其实工作分解结构的思想是很直观和朴 素的。人们在处理复杂问题的时候都习惯于采取分而治之的态度，而工程项目 作为单个问题的复杂程度可以说已经到了一个极限。这时候。就需要建立一个 索引帮助人们管理，于是w b s 就应运而生了。但是，在大型工程项目中，管 理是不能仅仅停留在任务层面的，否则项目管理这门学科也就不用包含这么多 主题了。在一些小型项目中，完全阻任务为中心是可行的。这时候只需要一套 w b s ，成本管理、质量管理、时间管理都可在这上面进行。但是在大型工程 项目管理的实践中往往存在多套分解体系：投资核算会有一套分解体系，进度 管理会有一套分解体系，而质量管理的分解体系又不相同，另外还有合同管理、 资源管理也有可能各需要一套分解体系。 在实际工程中，会存在多个分解体系间信息的交互。举个例子来说，业主 向承包商支付合同款项的时候并不是一次付清的，而是根据工程进度分段支付 的。这样做能够降低业主投资的风险，并给承包商施加一定的约束。在实际操 作过程中，是通过在进度计划w b s 中对特定任务附加合同付款标志来实现的。 当承包商完成该标志任务后，就支付一定款项。但是选择这样的付款标志任务 并不容易，就以表2 - 1 中的施工计划而言，w b s 分解的时候首先是分解成若 干个工作面，然后对每一个工作面按照施工顺序往下分解，各个工作面在时间 上是并行的。但选择付款标志任务时却希望该任务是工程进度中的一个里程 碑，例如“a 标段桩基和承台全部完成”，因为只有这样的任务才能表征承包 商的工作量。显然在表2 - 1 中找到这样的任务并不容易，只有依靠人为的判断。 1 0 华中科技大学硕士学位论文 表2 1含有合同付款信息的施工进度w b s w b s 编号任务名称完工时间 奢耐| = | 士欺檬患 0 3 0 l a 标段( 2 7 # 一6 2 # ) 2 0 0 3 年3 月1 日 0 3 0 1 0 i 施t 许可申请( 临时占道、排污等)2 0 0 1 年7 月1 日 0 30 f0 2 场地( 地l 、地下) 清理l ：f _ 【织2 0 0 1 年7 月1 日 0 3 ( ) l0 3 资源准杆2 0 0 1 年7 月1 日 0 30 l0 4 资金、水、i 屯准箭2 0 0 1 年7 月1 日 0 30 l0 5 审杏施 i 目l 织设i , t2 0 0 1 年7 月1 日 0 30 l0 6 审杳阶段进度施工训划2 0 0 1 年7 月ie j 0 30 l0 7 施“r 前技术交底协调会2 0 0 1 年7 月1 日 0 3 0 1 0 8 第一段6 2 # 墩至5 5 # 墩2 0 0 2 年5 月7 日 0 3 ，0l ，0 8 0 1桩基及承台 2 0 0 1 年1 1 月1 2 日 0 3 0 l0 8 0 2 墩身2 0 0 1 年1 2 月4 日 0 3 0i 0 8 0 3 箱粱现浇2 0 0 2 年4 月1 0 日￥ 0 30 1 0 80 4 桥面附属工程2 0 0 2 年5 月7 日 0 3 0 1 0 9 第二段5 4 # 墩至4 1 # 墩2 0 0 2 年5 月1 3 日 0 30 10 9 0 i 桩基及承台2 0 0 1 年1 1 月1 6 目 0 3 0 1 0 9 0 2 墩身2 0 0 1 年1 2 月2 8 日￥ 0 30 l0 9 0 3 箱梁现浇2 0 0 2 年4 月1 0 日 0 30 i 0 q 0 4 桥l f i j 附属f ：柙2 0 0 2 年5 月13 日 ( ) 3 ) ll ( ) 第三段4 0 # 墩至2 7 # 墩2 0 0 2 年2 月5 日 0 30 i 1 00 l 机基驶承台2 0 0 1 年1 1 月2 0 日￥ 0 3 0 i1 0 0 2 墩身2 0 0 2 年1 2 月2 6 日 0 30 i1 00 3 箱粱现浇2 0 0 2 年1 月2 4 日 0 30 l 1 00 4 桥埘附属_ r ：程2 0 0 2 年2 月5 日 工程项目管理实践中存在的这样多套分解体系，给信息系统的构建带来了 一定的麻烦。因为信息系统的原则是集成共享，而多套分解体系彼此之间也确 实存在千丝万缕的联系。但如何将这些联系表达出来却是一个难题。在文献【1 5 】 中，作者提出了一种“编码关系结构”的方法，在不同分解体系之间构造一个 “泽码器”，通过这个“译码器”联系不同的分解体系。这是在已经存在多套 分解体系的现实基础之上的一种弥补方法。在我们从头开始布置系统的时候， j 0 令r q 以采取一种更为积极的方法来解决这问题。这就是以下要谈到的 i w b s 模型。 华中科技大学硕士学位论文 i w b s 就是集成工作分解结构。它是在传统工作分解结构的基础上，集成 大型工程项目管理实践中的多套分解体系，利用数据库技术在信息系统中实 现，以方便不同分解体系对应的管理职能之间的信息交互。 通过i w b s ，我们不仅能够复原出传统的多套分解体系，而且可以很容易 地找到各分解体系之间存在的联系。在以前，一些跨职能域的信息往往不容易 获得。例如当工程进行到某一阶段的时候，合同的完成情况是怎样的? 投资 的跟进情况又是如何? 如果进度、合同、投资等管理职能都各自采用不同的分 解体系，而分解体系彼此之间的联系又没有一个标准，要回答这样类似的问题 是无能为力的。然而，对于项目管理者来说，如果不能将多个职能域间的信息 综合起来考虑，并在其中权衡，那几乎背离了项目管理的初衷。 仍旧是刚才那个例子，我们按照i w b s 的思想，如表2 2 ，对a 标段按照 工作面和施工单元两个维度进行分解，这时候合同付款标志就可以放在施工单 元的汇总项上，当整个标段的某一施工单元全部完成时就支付一定款项。 表2 2按照i w b s 思想改进后的二维表 、 工作商第蛐? 段? 6 黼墩董：“第鼍段j s 糍墩墓i 第誊段4 墩整i瓣鞠错藏稀喾i 施工单盖? ? 警 女瑚 i 4 1 # 堪：i r 2 硼般蜊i il l 孵“黧- 桩基及承台2 0 0 1 年1 1 月1 22 0 0 1 年1 1 月1 6 日2 0 0 1 年1 1 月2 0￥( 2 0 0 1 年1 1 日日月2 0 日) 墩身2 0 0 1 年1 2 月42 0 0 1 年1 2 月2 8 日2 0 0 2 年1 2 月2 6 ￥( 2 0 0 1 年1 2 日目月2 8 日) 箱粱现浇2 0 0 2 年4 月1 02 0 0 2 年4 月1 0 日2 0 0 2 年1 月2 4￥( 2 0 0 2 年4 日日月1 0 日) 桥面附属工程2 0 0 2 年5 月7 日2 0 0 2 年5 月1 3 日2 0 0 2 年2 月5 日￥( 2 0 0 2 年5 月1 3 日) 采用这种多维结构而非传统w b s 的树状结构，不仅大大减少了原有w b s 的条目，而且分类更加明晰，也更便于各分类项信息的统计和汇总，最重要的 是，能够更加结构化地被信息系统存储和处理，甚至与数据仓库中的多维模型 也不谋而合。 华中科技大学硕士学位论文 3面向大型工程的数据仓库设计 3 1i w b s 数据建模 正是由于分解体系在整个系统中所占的地位，我们甚至可以将其专门抽取 出来，作为系统的业务元数据来管理。下面我们就来谈谈i w b s 模型在系统中 实现的具体方法。 我们知道，传统w b s 主要是面向任务进行分解。其实，在p m b o k 中定 义的w b s 是对“可交付物”( d e l i v e r a b l e ) 的分解，这里的可交付物实际上 是任务的实体化。在i w b s 模型中，需要将分解对象进行扩展，从狭义的可交 付物扩展到广义的可交付物。广义的可交付物不仅是任务的实体化，同时也是 合同、成本、投资对象的实体化。例如，某“工程a 标段”作为一个可交付 物它代表的意义就不仅是一项任务，而且是一纸合同，甚至与成本、质量、 进度都有关系。当我们把分解对象定位在广义的可交付物的时候，就实现了从 w b s 到i w b s 的一个重大的转变。 传统w b s 的拓扑结构 i i b s 的拓扑结构 图3 - 1i w b s 与传统w b s 拓扑结构的比较 华中科技大学硕士学位论文 如果说传统的w b s 是一个典型的树状结构，那么i w b s 则是一种扩展树 的结构，这时虽然仍然是一种层次关系，但是原来的“树枝”却有可能同时从 属_ 不同的“树权”。 对待这种结构，我们采用数据库建模方法中最常用的e r ( 实体联系) 建模方法。上文提到的分解对象一一“广义可交付物”可以看作模型中的实体， 可交付物间的分解关系可以看作是实体之问的联系。然后对模型进行抽象，找 出具有相同类型及性质的实体作为实体集。抽象后的模型包括两个实体集和一 个联系集，是一个典型的多对多的关系。 表3 1i w b s 模型中的实体集和联系集 集奁樊剃 筮攮j 一 鹾鲨戳镒磷i ： 实体集p s r e n t被分解的可交付物 实体集c h i l d 分解得到的可交付物 联系集d e c o m p o s i t i o n分解关系 模型抽象后的e r 图如下： 图3 2i w b s 模型的e r 图 得到三个表： t p a r e n t = p a r _ l d ，p a r n a m e ) t c h i l d = t d e c o m p o s i t i o n = 其中各字段的含义： p a r i d 一一父实体编号e h i l i d - - - - 7 实体编号 p a t f l a m e 一一父实体名称c h i l n a m e 一一子实体名称 d e cc l a s s 一一分解所属类别 通过以上一系列从逻辑模型到物理模型的过程，就为1 w b s 建立了一个基 1 4 华中科技大学硕士学位论文 本的数据存储结构。在应用这样一个模型的时候，可以将所有的分解结构信息 存储到前面设计的三个表中。在此基础之上，又可以针对与分解体系相关的具 体应用方便地设计出相应的函数，以实现前文所述的多管理职能间的信息交 互。 3 2 面向主题和多维模型 3 2 1主题域的确定 面向主题是数据仓库概念中的一个重要特征。以面向主题的方式设计数据 库的结构，使得数据库的组织方式是围绕一定的主题而不是相应的应用。这样 在需要对某一主题的数据进行分析的时候，能够很方便地从数据库中搜寻到原 始数据。 基于这一思想，在本系统的设计中，我们很容易想到将进度、投资、质量、 合同等几个管理职能作为主题域来组织数据。在数据建模的初始阶段，我们甚 至可以把各主题域独立出来分析，暂时忽视主题之间的关联关系。 事实上在传统方法设计系统的时候，就是采用这一思想：每个主题域作 为一个子系统来设计，完成各自相应的功能，而子系统间的耦合功能只是通过 附加的接1 3 来实现。这一技术路线在开发过程中比较容易把握，但往往会带来 一些难于集成的问题。以i w b s 为中心在一定程度上能避免该方法的缺陷，因 为数据是功能的基础，当各子系统在数据层面上已经打通，功能集成也就不是 那么困难的事情了。 3 2 2 概念模型设计 在一般面向主题的设计中，会需要一个主题编码将同一主题中相关表连接 起来。例如，在商业系统中，与客户相关的表是通过客户编号这一主题编码来 连接的。而在工程项目管理中，为了标识出每个可管理的任务对象。我们是用 工作分解结构及其相应的编码体系。因此，以工作分解结构为中心来连接同主 题域之间的相关表就成为我们自然而然的选择。不同主题域中的数据都是围绕 1 5 华中科技大学硕士学位论文 各自的分解结构来组织。 图3 - 3以i w b s 为中心的星形概念模式 为了更好地处理应用中的可能遇到的查询和分析，数据仓库的设计一般都 采用一种多维模型( d i m e n s i o n a lm o d e l ) 。在多维模型设计时，会用到两类表： 事实表( f a c tt a b l e ) 和维表( d i m e n s i o nt a b l e ) 。事实表中存储的是业务的 基本信息；而维表中则存储的是分析查询的各种条件。事实表和维表组成了一 种星形结构。当有更为复杂的查询需求的时候，维表可以进行扩展，这样就会 形成一种雪花形结构。 在本系统概念模型设计中，我们可以借助多维模型的设计思想。多维模型 是以事实表为中心，构造星形或雪花形表结构，并通过事实表和维表之间的联 系来实现业务上的各种查询实例。我们以i w b s 为中心，建立一个类似的星形 结构。如图3 - 3 所示。这里的“维表”就是项目管理中几个重要的主题域，不 同的“维”通过i w b s “事实表”被关联起来了。每