行動式PDA 工程資訊管理系統與營建知識入口網站整合之研究.doc

第六屆營建工程與管理研究成果聯合發表會行動式PDA工程資訊管理系統與營建知識入口網站整合之研究林聖岱國立台灣大學土木系營建工程與管理組研究生 曾惠斌國立台灣大學土木系營建工程與管理組副教授 王明德國立台灣大學土木系營建工程與管理組副教授摘要由於施工現場的工作環境限制，使得現場工程師進入工地現場時不易攜帶大量的報表文件甚至是大尺寸的工程圖說，使得現場資訊傳遞緩慢，且資料收集與查詢的困難度增高，若施工問題發生時，工程師只能在筆記本上約略紀錄，待回到辦公室中，才能進行報表填寫或查詢相關資料。而造成時間的延誤，損失了即時記錄現場工程師經驗與知識的寶貴契機，也錯失了緊急處置的第一時間。本文利用個人數位助理 (Personal Digital Assistant , PDA)搭配網際網路及資訊技術，建構專屬於營建業的電子化資訊與知識收集平台，不僅可保有工程資訊的即時關鍵特性，更可打破時間與空間限制，維持資料的即時性與一致性，並建置營建知識入口網站(Construction Knowledge Management Portal, CKMP)，可免除不同部門資料與文件儲存的困難與資料重複建置的問題，而電子化的文件資料更實現了工程資訊共享利用的價值。並將員工身上的專屬知識迅速且完整地保存下來，經過有效地傳遞、與再利用，將可增加企業的競爭力及提高管理效率。關鍵詞：知識管理、行動式、PDA、EIP、工程資訊、營建管理一、緒論1.1研究動機近幾年來，由於工程規模日益擴大，營建生命週期也不斷地拉長，從規劃設計、施工到營運維護等各階段常長達數年之久，且參與工程的人員眾多、權責角色錯綜複雜，造成了所需要的營建資訊與工程知識的種類與數量均相當龐大，加上傳統的營建業電子化與資訊化的程度均不普遍，使得工程相關資料和資訊的保存、分享、再利用十分地困難。進而影響到工程知識的收集與保存。營建工程現場資訊重視：即時性、保存性、共享性、標準化及存取的便捷性，若藉由一套網際網路傳輸且資料格式統一化的共同操作環境的電子化資料收集平台,則可保有工程資訊的關鍵特性，可打破時間與空間限制，維持資料的即時性與一致性，而個人化的作業平台與統一格式的資料庫，可免除不同部門資料儲存的困難與資料重複建置的問題，並可提供給使用者熟悉與簡易操作的作業環境，而且電子化的資料格式更實現了工程資訊的共享利用的價值，因此本研究希望能發展一套工地管理系統，用以解決營建業工程現場的資訊與知識管理應用的問題，更能契合工程生命週期中上下游資訊的整合與再利用。1.2研究目的本研究主要之目的為探討應用行動式PDA工具並整合知識入口網站之架構，並發展適合營建業工地現場使用之系統，主要目的如下：1. 提升工作效率、降低人力成本，並保有資料之時效性。2. 協助建構電子化資料庫，方便於資料的建置、儲存、管理。3. 資訊即時化傳遞，使資訊不再受距離、地域限制，獲得資訊即時流通的效益。4. 建構簡單易用之行動化使用者介面，降低工程人員學習操作的難度。5. 協助工程師收集現場之經驗與知識，方便知識在組織中有效地分享與再利用。1.3研究範圍本研究之研究範圍在於探討營建業工地導入知識管理概念之前，必須先對於知識管理過程當中的各個階段演進的變化有初步的瞭解，從(1)知識收集(2)知識萃取(3)知識累積(4)知識分享到(5)知識再利用等五個階段(如圖1所示)。本研究針對在營建工地現場的(1)工程資料收集、(2)專家經驗與知識記錄、及(3)施工作業的過程或內容，以照片、影像及聲音等，以檔案的形式來記錄，故本研究屬於營建知識管理的前端作業，並不包含後端知識萃取、累積與再利用。圖1、本研究範圍二、資訊技術在營建現場資訊及知識管理之應用本文針對營建業的產業特性，分析目前營建業於工地現場進行資訊管理與知識管理所遭遇到的困難和問題，探討如何發展適合營建業所使用的系統，進而提出適當的資訊技術工具的解決方案，才能夠發揮系統本身最大的效用。因此必須先瞭解營建業傳統的生產方式對於現場資訊與知識的整合管理所造成的障礙，更延伸出對於營建業專屬的資訊、知識及經驗如何有效收集、整理與分享等相關問題，包括企業組織層面與知識工作者個人需求等不同的應用層面，都是我們在建置系統之前所必須先定義且釐清的問題。2.1營建業現場資訊管理及知識管理之問題以往資料儲存均藉由紙張而記錄下來，此種方式不但費時且不經濟，如果當資料需要做處理或是在利用時，更顯現出紙張資料不易搜尋、整合、再利用等缺點。雖然目前排程、估算的工程應用軟體很多，但設計、施工的資訊整合狀況並未改善：工程人員紀錄現場之狀況或資源數量時，仍使用紙張或報表方式，來記錄其資訊或知識，因此知識工作者仍然必須處理大量紙張文件，然而文件上所記錄的資訊，是非結構化資訊，無法以電腦資料格式來儲存傳遞，必須一再重複輸入，無法自動運算處理，要經過人的解讀，才能成為資訊，但人的工作時間有限且無法一次處理大量文件，加上容易出現人為錯誤，如此會危害傳遞轉移及使用。營建施工過程期間是屬於知識獲取與知識累積的階段，可瞭解營造廠在推行知識管理時，可能會面對的問題，並針對這些問題提出直接與間接的因應對策，利用知識管理的概念，將上述相關工程知識共同化、外顯化、結合，整合成為組織內賴以維生的核心知識，並且創造知識價值，將分散於企業中各部門與個人的知識轉化成為企業的知識資產，成為當今營建業最重要的課題。2.2營建業現場資訊管理及知識管理之解決方案本研究透過分析與營建工程相關的文獻研究以及訪談工程專家的方式，定義了各個工程資訊管理模組，並透過資料流分析的概念，依照工程生命週期階段先後順序，來建構資料的特性與流向。圖2為營造廠資料管理模組總資料流程圖。圖2、工程資料管理系統各模組流程圖由於整個工程生命週期大多長達數年，因此各模組各有其階段性功能，而其中的資料轉換與傳遞，其種類與數量更是繁多與複雜。當工程進行至施工階段時，將會有更多的文件與資料產生。營建業工作大部分是在工地與辦公室，尤其施工階段工地是主要的工作場所。因此，施工階段的營建知識管理的方式與一般應用屬於較不同的模式。在營建企業中，無論是工地或辦公室，導入知識管理的主要階段都可用五個階段來含括整個流程，分別是知識收集、知識萃取、知識儲存、知識傳播和知識再利用等過程。本研究主要是針對施工現場的知識收集與知識擷取進行分析進行探討。而本文建構之營建工程知識收集系統架構如圖3，外來資源有：(1)人力資源(2)工程技術(3)時間成本三大類，而整個知識收集系統架構可分為：(1)歷史經驗(2)專家知識(3)過去資料記錄(4)研究討論(5)外部知識。而這些知識可透過(1)創新、(2)回饋、(3)分類過濾三種機制，將這些知識不斷循環利用，其程序為將知識庫中的現有知識透過創新，成為全新的知識做為其他工程專案的知識決策支援，再透過範例經驗回饋到知識庫，並將最新資訊透過分類和過濾回到知識庫中。圖3、營建工程知識收集系統架構圖2.3營建業現場整合PDA與EIP之應用由於營建工程的先天作業環境，多處在於自然、未開發的工作環境當中，因此在於資料、文件的存取自然相當的不方便，造成了現場作業人員查詢資料時的困難。因此搭配適當的工具來取得資訊，幫助現場人員進行資訊搜尋與紀錄。然而透過PDA的使用，自然不會受到工作環境的限制，不論是在高層建築施工的高空，亦或是在公路施工的崇山峻嶺之中，都可以將所需要的資訊與文件，放在PDA之中隨身攜帶，並可快速的掌握自己所需要的資訊，在透過手機上網、或是無線網路的連結，更可與遠端的總公司連線，取得最新的資料與訊息，也可以讓總公司在最短的時間之內，掌握工程現場所發生的最新狀況，輔助決策分析與進行緊急應變處理。然而透過PDA收集完現場資料之後，必須要將資料傳回總公司的資料伺服器才能夠做資料進一步的分享和再利用，然而在伺服器端的資料庫的資料必須要透過網站來進行資料的呈現，並方便使用者擷取相關的資訊與知識。而總公司的使用者在辦公室裡，透過瀏覽器，就可進入企業內部的入口網站(Enterprise Information Portal, EIP)，在這個入口網站主要有以下幾點功能：1.呈現PDA回傳的資料2.進行公司內部的知識管理與應用3.提供知識工作者個人化與安全性的工作環境三、系統需求分析與設計為了克服目前在營建業施工現場取得工程相關資訊不易，以及無法有效保留現場工程師之專業知識和個人經驗等問題，本文將構思一個能滿足使用者需求功能性以及兼顧企業實際應用可行性的系統。3.1系統需求分析一、 營建知識入口網站(Construction Knowledge Management Portal ,CKMP)營建知識入口網站主要是提供知識工作者相關的資訊分析與統計資料，以作為工作評量與決策參考使用。施工單位、監造單位、建築師或是業主，都可以利用這個營建知識入口網站的平台獲得有關於工程專案的資訊，包括：技術文件、研究論文及期刊、相關法令或規範，施工照片或工程圖說等，就內容分類，其格式大致可分為結構化資料(Structured Data)和非結構化資料(Unstructured Data)。二、 行動式PDA營建工程資訊管理系統(mobile-PDA Construction Management Information System ,m-PCIMS)PDA是現場工程師收集日報資料與工程師經驗知識的平台，有下列需求：1. 方便使用與攜帶，應選擇企業應用等級的多功能PDA，以方便進入工地操作。2. 簡化使用者作業，幫助工程師過濾資訊，利用下拉式選單快速點選完成填寫。3. 資訊即時性需求，透由網路即時資訊的傳輸，查詢工程資訊或緊急事件處理。4. 提供使用者多類型資訊，還可閱讀圖說、規範、合約等，以利使用者進行決策。5. 收集並分享個人化知識與經驗，並有效地紀錄並保存下來，加以分享、再利用。3.2系統設計本系統整合上述之結構化資料和非結構化資料，同時兼顧使用者的功能需求，方便使用者於工地進行資訊與知識的存取，因此在PDA端設計一套功能完整的工地管理系統(m-PCIMS)，搭配Windows CE作業系統與SQL Server 2000 for CE資料庫，用來記錄結構化資料，再將工地中所需要經常查詢與紀錄的日報相關資料與相關文件儲存於本系統當中，同時可以利用SQL Server 資料庫的Merge Replication功能與網路即時連線的方式，不但可獲取Server端上的資料，更可進行資料同步，將PDA的資料上傳給Server。而伺服器端則利用SQL Server 2000來接收PDA端的工程施工相關的結構化資料，並且利用MS-Windows 2000 Server搭配MS-Sharepoint Portal Server來建置營建知識入口網站，不但可以提供使用者單一的知識存取入口，用以存取各式非結構化的資料，如文字、照片、圖檔等檔案文件，並且可用來整合並呈現工地現場PDA所記錄的最新資訊，讓使用者透由本入口網站，進行知識經驗的分享與傳播，其系統架構如圖4所示。圖4、系統架構圖四、系統建置與實作本系統的軟硬體環境建置，是依照系統分析與設計的結果，而進行規劃網站的硬體架構與開發時所需要的軟體需求。行動式PDA工程資訊管理系統將使用Pocket PC的硬體，作業系統為Windows CE 3.0以上，而營建知識入口網站CKMP則建構於Windows 2000 Server中的IIS 5.0平台之上，利用SQL Server 2000作為後端資料庫，利用ASP結合HTML來開發Web程式，而PDA端是利用SQL Server for CE的ADOCE物件透過網路存取遠端伺服器端的資料。系統於開發期間採用模擬器進行程式除錯，實際操作則利用COMPAQ iPaq H-3650進行測試，並配合無線網路卡與接收站台進行資料同步傳輸。並採用AutoCAD On-site Viewer閱覽CAD圖檔，提供使用者在圖檔上進行標記、註解、錄音等功能。完成軟硬體建置之後，進入實作部分，本系統分別在PDA和Web上開發，受限於篇幅關係，本小節只展示部分功能，系統各模組畫面，包含：(1)基本資料(2)出工管理(3)物料管理(4)機具管理(5)進度管理(6)知識管理及(7)圖說管理.等各模組展示畫面。圖5、PDA操作畫面：(1)系統登入畫面(2)主畫面(3)新增日報(4)基本資料模組圖6、PDA操作畫面：(1)出工管理模組 (2)物料管理模組(3)知識管理模組(4)圖說管理模組(AutoCAD On-site Viewer)圖7、營建知識入口網站CKMP畫面：(1) CKMP網站首頁畫面，具有檔案管理、文件訂閱、知識收集、個人化設定之功能(2)CKMP進行群組討論，分享知識圖8、營建知識入口網站CKMP畫面：(1) 填寫當天工程日報相關資料畫面(2)CKMP呈現PDA上傳資料畫面，進行資訊傳遞、經驗知識之儲存與分享五、結論與建議本研究建構之m-PCIMS系統，解決工地現場資料、文件的存取十分不方便的困擾，解決了現場作業人員查詢資料時的困難，利用PDA的便利性與行動能力，讓工程師能夠方便攜帶、隨時記錄查閱資料等優異特性，不但將企業行動化引進營建業，也解決營建業工地現場