建设项目集成化管理信息系统的研究

1、建设项目集成化管理信息系统的研究何清华，乐 云（同济大学 工程管理研究所，上海 200092）摘要：适用于决策阶段开发管理（DM）、实施阶段业主方项目管理（OPM）和运营阶段物业管理（FM）的信息系统为各自的管理目标服务，建立在不同的项目语言和工作平台之上，难以实现灵活、有效、及时的信息沟通，造成许多弊端。论文提出了建设项目全寿命周期集成化管理信息系统（LMIS）的概念，阐述了LMIS信息模型的基本框架、系统集成的层次和方法等核心问题。关键词：全寿命周期；集成化管理；LMIS；信息模型；系统集成中图分类号：TP 393.4；TU721 文献标示码：A 文章编号：The Research of

2、Integrated Management Information Systemof Construction ProjectHE Qing-hua He, LE Yun(Research Institute of Project Administration and Management, Tongji University, Shanghai, 200092, China)Abstract:Information systems, which are almostly seperated developed for Development Management in decision ph

3、ase, Project Management in implementation phase and Facility Management in operation phase, just serve for their own management target and are established on different project language and work platform. Flexible, effective and efficient infoemation communication is difficult to be realized which ca

4、uses a lot of potential disadvantages. The paper puts forward to the concept of Life-cycle Integrated Management Information System; and foucuses on the framework of information model, the level and method of system integration, etc. Key Words:Life cycle, Integrated management, LMIS, Information mod

5、el, System integration建设项目全寿命周期包括决策阶段、实施阶段和运营阶段，对于业主方（运营方）管理来说，对应于每一阶段有不同的管理，即开发管理（DM）、业主方项目管理（OPM）和物业管理（FM）。在传统的管理模式中，DM、OPM和FM相对独立，如图1所示。全寿命周期 图1 建设项目传统管理模式收稿日期：2002-基金项目：国家自然科学基金资助项目（70071021）作者简介：何清华（1971-），男，浙江东阳人，讲师，管理学博士 Fig. 1 Traditional management modulle of Construction Project1建设项目传统管理信息

6、系统的弊端针对于建设项目全寿命周期业主方（运营方）管理，由于DM、OPM和FM的相互独立，长期以来运用于决策阶段的开发管理信息系统（Development Management Information System，简称DMIS）、运用于实施阶段的项目管理信息系统（Project Management Information system，简称PMIS）和运用于运营阶段的物业管理信息系统（Facility Management Information System，简称FMIS）也相互独立，只为实现自身的管理目标而服务，难以进行有效的数据共享和集成，主要表现在以下几个方面。（1） 由于决策阶段

7、、实施阶段及运营阶段业主方（运营方）管理的相互分离，原本相互联系的信息由各自的信息系统产生，为某一阶段业主方（运营方）管理服务，不可能被其他阶段直接使用。（2） 不同阶段信息系统具有不同的数据结构和系统平台，难以实现不同阶段数据的共享，致使同一数据在不同阶段要多次输入，不仅造成资源上浪费，同时极易发生数据读入的误解或错误。（3） 不同阶段业主方（运营方）管理信息交流中易造成有效内容的短缺（Omission）。由于DM、OPM和FM之间相互分离，存在许多交流的障碍，致使有效的信息在通过这些障碍时衰减。衰减后的信息内容残缺不全，不能满足信息接收者的需要。（4） 不同阶段业主方（运营方）管理信息交流

8、中易造成信息内容的扭曲（Distortion）。信息传递的内容在通过开发管理方、项目管理方和物业管理方时发生人为或非人为地改变，传递内容偏离了发送者本意，易造成错误的结果。（5） 不同阶段业主方（运营方）管理信息内容传递的延误（Delay）或中断（Interruption）【2】。（6） 信息取得成本增加。（7） 项目信息透明度（Transparency）大大降低【13】。（8） 信息系统不能有效地辅助以全寿命周期目标为评价标准的决策过程。（9） 易造成不同阶段信息交流中信息内容的过载，同时不利于不同版本信息的管理【3,4】。2 建设项目管理信息系统的发展趋势随着计算机信息技术和通讯技术的迅速

9、发展，运用于建设项目的管理信息系统发展趋势正越来越受到人们的重视，综合国际上研究成果，主要表现在以下五个方面。(1) 不同的建设项目管理信息系统（如PMIS与FMIS）之间、某一建设项目管理信息系统不同子系统（如PMIS中资金控制子系统与投资控制子系统、合同管理子系统）之间集成度将越来越高。不同的建设项目管理信息系统之间通过统一的数据模型和高效的文档管理系统得以实现较高程度的信息共享，以提高信息处理的效率【5,15】。(2) 建设项目管理信息系统与其它计算机辅助系统集成度的提高，如物业管理信息系统（FMIS）与CAD系统的集成、投资控制系统与CAD系统的集成等【6】。(3) 建设项目管理管理信

10、息系统由于采用统一的开放性标准，如TCP/IP协议、Java语言平台等，开放性将有很大提高。建设项目管理信息系统对具体软、硬件平台的依赖性降低，系统的可移植性与互操作性不断提高，更加有利于推广和应用。(4) 建设项目管理信息系统更加注重与通讯功能和计算机网络平台的集成，可以更加 方便地管理不同地域分布的项目，如线性基础设施项目【1,12,14】。(5) 建设项目管理信息系统采用更为先进的系统方法（如面向对象的系统分析与设计、CASE工具等），同时强调用户的参与性，提高了系统开发的灵活性及效率【5,15】。3 建设项目全寿命周期集成化管理信息系统（LMIS）的概念基于以上对建设项目传统管理信息系

11、统弊端及发展趋势的分析，论文提出建设项目全寿命周期集成化管理信息系统（Life Cycle Integrated Management Information System，简称LMIS）的概念，可定义为：以业主方、运营方、开发管理方、项目管理方和物业管理方为用户对象，利用计算机硬件、软件、网络通信设备以及其它办公设备，在建设项目全寿命周期过程中进行信息的收集、储存、传输、加工、更新和维护，以建设项目全寿命周期目标（包括投资目标、进度目标和质量目标）的实现为目的，为组织内各个层次的管理者及时、准确、完整地获取信息，辅助其进行决策、控制、实施的集成化人机系统。LMIS作为辅助全寿命周期集成化管理

12、的信息系统，应具备以下特点：（1） 集成性LMIS的集成性表现在两个方面，即LMIS系统内部的集成和LMIS与外部系统的集成。在系统内部通过图形数据与文本数据相结合，并通过全寿命周期不同阶段功能模块的协同工作来维护数据的集成性。要实现这一目标，最好的办法是将全寿命周期不同阶段所有数据（包括CAD信息）都基于同一中央数据库。同时，LMIS应具备输入输出的开放性，实现与外部系统的连接，从而达到与外部数据相对松散的集成。（2） 开放性LMIS应与其他系统具有很好地兼容性，并具有外来系统数据输入可靠性检查功能，以保证进入LMIS的外来数据具有很高的质量。由德国GIB工程咨询公司开发的GRANID系统具

13、备良好的开放性，值得在开发LMIS过程中借鉴。GRANID系统能以以下各种不同类型数据格式进行数据处理：以标准的SQL格式与关系型数据库进行数据交换；以DXF格式或DWG格式输入图形数据；接受PCX图形文件和ASC格式文本文件；以Postscript格式、DXF格式、DWG格式、HPGL格式、PCL格式、HTML格式或ASC格式输出图形或文本信息【7】。（3） 较强的通讯能力在现代建设项目决策、实施和运营过程中，参与项目各方在不同地域提供服务的可能性越来越大，如东、西德统一铁路项目本身就是一个线性工程，分布在整个联邦德国境内。LMIS具有良好的信息通讯能力在这一类项目中对全寿命周期目标的实现发

14、挥着举足轻重的作用。可考虑采用分布式数据库的客户-服务器（Client-Server）体系来组织全寿命周期不同阶段的信息。不同地域的用户独立而协调地使用同一中央数据库，如同在一个虚拟的LMIS办公室工作。通过集中和分散式的工作过程定义保证中央数据库中数据的一致性、连续性、整体性、安全性和可靠性。通过用户权限的设置保证在网络平台上数据运行的安全性。 4 LMIS信息模型设计从建设项目全寿命周期集成化管理任务来说，它涉及全寿命周期项目参与各方的信息处理。为了实现全寿命周期不同阶段、不同应用域子系统信息共享，必须通过统一的信息模型来集成。另一方面，LMIS同时还要接受来自设计单位、承包商、供货商的有

15、关信息，如CAD设计信息、有关设备和材料信息等，这可以通过LMIS与以上各参与单位应用系统之间的界面程序达到系统之间的数据交换。通过统一的信息模型来集成全寿命周期不同阶段、不同项目参与者信息的研究虽历时不长，但已呈现出勃勃生机，目前已成为国际上众多标准化组织、科研机构、软件公司的热门研究课题。论文对以下以实现全寿命周期不同阶段信息共享为目的的信息模型进行了比较分析：Building Construction Core Model（BCCM）、Information Reference Model for AEC（IPMA）、Building Project Model（BPM）、Informa

16、tion/Integration for Construction（ICON）中的相关模型、Unified Approach Model（UAM）、General Construction Object Model（GenCOM）、ATLAS LSE Project type Model（PtM）、Generic Reference Model for life-cycle facility management【2,3,9,10,11,16,17,18】。在以上各种核心信息模型中，BCCM模型吸取了多个同类信息模型的精华，且与ISO STEP相连，有着广泛的应用和推广价值。图2是BCCM信息

17、模型框架构成【9】。图2 BCCM信息模型框架构成 Fig. 2 Framework of BCCM information ModelBCCM信息模型比较全面地反映了项目对象及四个子对象之间的相互关系，能作为建设项目全寿命周期所有信息的载体，以此为基础可定义项目中央数据库，且具备相当高的集成特性。同时，BCCM信息模型具有相当适用性，适合于各类建设项目。因此，BCCM信息模型可作为LMIS系统信息模型设计的基础，但是必须对BCCM信息模式进行以下几个方面的适当调整，以满足和适合LMIS系统用户信息处理的需要。（1） 产品对象是建设项目的物理描述，在建设项目全寿命周期过程中不断细化，直至与建设

18、项目实体相吻合。产品对象是不依赖于项目参与任何一方的客观存在，因此，将其作为LMIS系统信息模型的核心。产品对象可按照项目分解结构和编码体系的建立方法进行定义。（2） 从过程对象、控制对象和资源对象中提炼出满足建设项目全寿命周期集成化管理需要的信息对象（Information object），任一信息对象都通过相关的属性进行定义。（3） 建立项目分解结构和所有信息对象之间的联系。任何项目分解结构节点都可以是若干相关信息对象及相应属性的载体，这样就可以把所有管理功能通过项目分解结构建立联系，实现同一功能不同阶段数据之间的集成或不同管理功能数据之间的集成。（4） 基于产品对象的项目分解结构和从过程

19、对象、控制对象、资源对象提炼出的信息对象组成了LMIS系统两维信息模型体系，这样，建设项目全寿命周期的所有信息可以通过项目分解结构集成，并按多种方式查询：可以按特定的信息对象类型查询，如合同信息、进度信息、投资信息等；也可按具体的子项目查询，如有关子项目的合同、进度、投资信息。根据以上信息模型建立原则和方法，提出图3所示的LMIS信息模型体系结构示例。Fig. 3 System structure of LMIS information model5 LMIS系统集成的层次与方法信息系统集成主要有两种方式：基于中央数据库的集成（The single project database appro

20、ach）和基于数据交换界面的集成(The interfacing approach)【15】。前者的集成度较高，系统具有统一的信息模型和数据库；后者的集成度相对较低，是系统之间的通讯，即不同程序之间通过接口程序或集成化环境达到交换数据的目的，往往没有统一的信息模型、数据库、程序界面和项目视图（Common information models, databases, interfaces and project views）【19】。通过对多个类似系统的比较和分析，认为OPIS原型系统和GRANID系统对LMIS系统集成的层次与方法研究有很大的借鉴意义。OPIS原型系统（全称为Object-m

21、odel based Project Information System）是Thomas Froese 于1992年在Standford大学攻读博士学位时提出的。其主要目的是通过共享的面向对象模型实现计算机辅助管理集成。图4是OPIS原型系统集成层次和方法的示意图【18】。图4 OPIS原型系统集成层次和方法 Fig. 4 Integration level and method of OPIS systemOPIS原型系统由四个层次组成。（1） 系统层对象（System-level object），包括系统层控制和共享对象，通过界面允许用户在不同应用模块之间进行切换。（2） 共享中央数据库

22、（Shared central database），是系统的核心，对于所有应用模块都是共享的。系统利用该数据库存储不同应用模块所有相关信息。数据库采用Objective-C 编写的面向对象数据库管理系统Shared Object Libraries(简称SOL)。（3） 应用模块（Modules application），实现数据输入、处理、输出等功能。在OPIS原型系统中定义的应用模块包括数据库浏览器（用来检查和编辑数据库内的对象）、基于专家系统的规划、投资控制、进度控制以及CAD接口等。（4） 独立应用系统（Stand-alone Applications）。通过所创建的接口模块，将独立应

23、用系统（如CAD系统）引入OPIS原型系统。GRANID系统由德国GIB工程咨询公司开发，是比较接近全寿命周期管理思想的集成化软件，其应用领域主要包括：项目决策战略性规划、项目管理和控制、物业管理等【7】。GRANID系统集成层次和方法如图5所示【8】。图 5 GRANID系统集成层次和方法 Fig. 5 Integration level and method of GRANID system从图5可以看出，GRANID系统的核心功能，如投资控制（Kostensteuerung）、进度控制（Terminsteuerung）、战略控制（Strategisches Controlling）、CA

24、D管理、房间手册（Raumbuch）等，都基于中央数据库，保证了全寿命周期项目数据的一致性。围绕以上核心功能的是：接口（Schnittstellen），实现与其它应用系统的松散集成与数据读取；可靠性校验（Plausibilitaespruefung），对其它应用系统读入数据进行校验，保证输入数据符合GRANID系统应用要求；报告系统（Berichtswesen），提供不同浓缩程度的报告给不同的用户；查询系统（Auskunft），提供在线查询功能，用户可按不同组合进行查询；管理信息系统（MIS），报告系统和查询系统的用户界面，提供一系列图形、交通灯标志等形象表达工具【7】。通过以上对OPIS原型

25、系统和GRANID系统的分析，提出LMIS系统集成的层次和方法。l 作为建设项目全寿命周期集成化管理信息系统，应是基于中央数据库的集成系统。通过中央数据库的建立，实现包括决策阶段开发管理、实施阶段项目管理以及运营阶段物业管理等LCIM管理功能，实现不同功能模块数据的有效集成，保证全寿命周期不同阶段数据的一致性。中央数据库的定义必须以统一的信息模型为前提。 l 根据需要，LMIS系统与其他项目参与方（如设计单位、承包商、供货商等）应用的成熟商品软件之间数据交换可以通过输入接口程序的设计实现。l LMIS系统将通过信息的收集、传输、加工、储存、更新和维护，为项目参与有关各方以报告形式提供决策信息。

26、根据需要，报告系统可以以成熟的办公软件格式（如Microsoft Office格式）输出。报告系统应用软件与LMIS之间的数据交换可以通过输出接口程序的设计实现。以建设项目全寿命周期目标实现的要求为基础，同时结合类似系统开发经验，提出LMIS系统集成方法，如图6所示。需要说明的是，基于中央数据库是LMIS系统集成的核心方法，数据输入接口程序和数据输出接口程序的设计和应用要根据具体建设项目情况而定。参考文献:图6 LMIS系统集成方法Fig. 6 Integration method of LMIS SYSTEM【1】 Alan Hecht.A web-based project managem

27、ent framework. PM NetworkR. 1998.12.【2】 Aouad G. et. Integration of construction information, Final report. University of SalfordR. 1994.【3】 August-Wilhelm Scheer. Wirtschaftsinformatik-Informationssusteme im IndustriebetriebR. 陈戎译.上海科学文献出版【4】 Bjork B. C., A unified approach for modeling constructio

28、n informationR, Building and Environment, Vol.27, No. 2, 1992.【5】 Chimay J. Anumba. Integrated system for construction: challenges for the millenniumR. International conference on construction【6】 Conrad Wong. Computer-aided quantity survey software VhstationR, International conference on constructio

29、n information【7】 Dr. -Ing Greiner Ingenieurberatung mbH. Graphisches und alphanumeriche informations- und dokumentationssystem brochureR.1999.7.【10】Luiten G., Froese T., Bjoerk B. C., Cooper G., Junge R., Karstila K. & Oxman R. An information reference model for architecture,engineering and constructionR. The first international conference on the management of information te