水利工程管理信息化模型及架构*

　　1引言

　　水利工程的管理是一项长期复杂的系统工程。水利工程建设周期长、规模大、技术条件复杂,关乎国计民生，从工程规划、勘察设计、工程实施、竣工验收到运营管理整个生命周期中，需要协调征地、移民、环境保护、水土保持等诸多环节。水利工程管理过程中需要处理庞杂的信息，对信息资源开发与共享、信息支撑技术要求更高。

　　信息技术的发展进一步推动了水利工程管理信息化,在水利工程管理中充分利用信息技术,开发和利用信息资源,包括信息采集、传输、存储、处理等。水利工程信息化满足了工程参与各方的资源共享要求，整合、优化了项目法人、设计、监理、施工各方的信息资源与实体资源配置。借助于水利工程管理系统,能够实时汇总、分析水利工程管理过程中产生的信息,并且根据统一的信息格式与标准,生成数据报表,提高信息的传输效率和准确性。同时,信息接收方根据接收到的信息,及时高效决策,提高工程管理效率和决策的科学性。

　　长期以来，水利工程管理信息化并不是由需求驱动，主要靠技术革新来推动。传统的信息化模式主要从特定的技术方案出发，未能充分考虑信息技术与组织业务的匹配程度，同时忽略了工程参与者的真实需求和所拥有的信息资源。水利工程管理信息化的解决方案应当以信息技术与业务组织的匹配关系为重点，建立水利工程管理信息化模型，以实现业务通用性。

　　2水利工程管理信息化的内涵与特点

　　2.1水利工程管理信息化的内涵

　　信息化不仅仅指信息技术本身的应用，它是与组织需求密切相关的一项系统工程。信息化的目标应该是,基于信息技术提供的可能性,对现有的业务过程进行综合分析和改进,然后开发和利用计算机系统。水利工程管理信息化建设过程,不仅是工程管理信息系统的建立，同时也是组织架构与沟通机制、信息共享与知识创新模式不断调整不断完善的过程。水利工程管理信息化涉及不同组织内部或组织之间、不同工程之间以及工程与政府和社会公众之间的信息沟通等一系列问题。

　　水利工程从规划设计、建设到运营的整个生命周期中，不同的阶段有不同的参与方,面临不同的管理问题,相应的信息化需求也不相同。在水利工程的规划设计阶段,管理信息化主要以规划为主,这一阶段的需求是设计的可视化和工程所产生效应的预测。主要包含工程投资计划情况、工程预期效益情况等方面的内容。在工程建设阶段,参与的协作单位较多,信息系统需要支持跨地域、跨组织、跨时段的协作。工程建设阶段的管理信息化以施工为主，实现施工现场的精细化、自动化控制。由于施工现场劳动密集,人员流动大,物料控制要求高,需要将现场信息及时传达至控制方,对工期、成本和风险加强控制。水利工程的运营期具有长期性,管理信息化主要以监控、维护为主,通过信息化对各种资源进行合理配置，提高管理的效率,降低运营成本,确保工程的健康合理运行，以发挥工程的最大效益。

　　水利工程生命周期中的各个阶段相对独立，不同阶段的管理组织形式和管理重点不相同，信息化的需求也不相同，所以在水利工程信息化建设不同阶段采用的技术平台也不相同。还应当建立与技术平台相适应的管理模式、信息沟通共享机制、工程案例知识积累与创新机制。工程管理信息化的内涵可以归纳为运营管理、伙伴协作、公众服务和集成创新[2]。根据水利工程的特点,水利工程管理信息化应当包括整个生命周期，涵盖组织管理、组织沟通、资源调配、产品生成等方面，其内涵可以归纳为：公众服务、建设管理和集成创新(见图1）。

　　2.1.1公众服务

　　水利工程项目关乎国计民生,是公益性工程项目。水利工程项目的建设会影响公众居住环境、移民安置,在信息时代，社会公众对水利工程项目建设的关注度越来越高,对工程项目建设的信息透明度有了更高的要求。社会公众对于涉及自身利益的水利工程项目享有知情权,需要了解工程项目的概况、工程项目建设的必然性、施工期和运行期可能产生的影响问题等洞时,社会公众需要一定的渠道向主管部门、项目建设方等提出意见与要求。由于社会公众的信息诉求，需要建立工程项目信息发布平台，通过项目信息门户，将项目信息及时向社会公众传达,特别是一些热点工程项目。同时,社会公众也可以通过信息门户与项目建设方交流、互动,提出要求与看法。建立工程项目建设信息平台不仅可以保证社会公众对项目的知悉权,增加了工程建设的透明度,为社会公众对工程项目的建设进行监督提供了渠道,保证社会公众的利益,也可以集思广益,发动社会公众为项目建设谏言献策,使项目更加顺利地实施。

　　2.1.2 建设管理

　　建设管理是水利工程管理信息化的核心。建设管理不仅是指水利工程施工阶段管理，还包括水利工程决策阶段、设计阶段及运营管理阶段。水利工程决策阶段主要是论证工程的可行性,得出评估报告。对水利工程而言，生态环境影响及移民等是最为重要的考虑因素。水利工程设计阶段主要是实地勘察,绘制工程图纸。施工阶段工程参与方众多,涉及面广,在过程上,它包括了工程前期准备阶段、主体工程实施阶段、竣工验收阶段的全过程管理。在专业分工上,则体现为对工程招投标、工程概预算、工程进度、工程合同、工程技术、质量安全、物资材料移民安置等诸多方面的具体化管理。

　　2.1.3集成创新

　　水利工程项目建设技术、工艺复杂,相关或类似工程建设知识的积累与创新，能够提高水利工程建设水平，降低建设过程中的风险。在水利工程建设的过程中，需要不断的吸收类似工程的技术工艺、管理方法等。同样,该工程所积累的知识也可以为其他工程吸收、利用和再创新。不同工程之间通过知识集成创新的方式,构建工程管理知识库、管理案例库等，最终实现对水利工程管理的决策支持和智能化。

　　2.2水利工程管理信息化的特点

　　（1）水利工程管理信息化不仅限于单纯的项目信息系统规划。信息化以工程全生命周期的效益最优为原则，而不是阶段最优,尤其不是建设阶段最优。目前，大多数的水利工程管理信息化，在建设前都没有明确的建设目标、远近期规划,信息化建设具有很大盲目性,导致信息化建设成为办公自动化的一部分,而不具有全局性。系统开发过程中，由于缺乏统一规划、标准,导致基础设施、信息系统、信息资源等难以整合,造成资源浪费。此外,信息化建设中没有考虑建设的可持续性,将信息化作为一次性项目完成,缺乏后期的维护,使得系统跟不上业务发展,最终导致系统不可用。

　　(2）水利工程管理信息化是全生命期的信息化。整个生命周期应当执行统一的、分层次的信息化规划。目前的信息化建设集中于工程运营期，工程建设的规划决策期即工程前期和建设期的信息化建设明显滞后。工程运营期的管理工作较为常态化，信息化建设体制、信息化所需要的信息技术体系最为成熟。管理前期即管理的规划期，由于涉及管理的规划设计、可行性研究、决策等业务工作，对于信息智能化支持要求较高，所以信息化程度较低。管理的建设期涉及参与方最多，信息交换及共享较为复杂。其信息化的程度与水平较低。在管理的生命周期当中，运营期的业务流程清晰，管理常态化，信息化的程度高，而其他时期的信息化程度较低，在管理的整个生命周期内，各阶段由于信息化的水平差距较大，信息共享程度较低，实现全生命周期的信息化问题亟待解决。

　　3水利工程管理信息化领域模型

　　水利工程管理信息化的关键在于信息资源。信息源可分为资源、施工活动、产品、项目管理组织及外部管理组织5种,这些信息源可称为建筑施工项目信息化管理系统的基本要素G简称“要素”。基于这些要素进行抽象,建立水利工程管理信息化的领域模型。其中，要素包括与工程建设及运营相关的各类组织业务流程信息系统及人员领域模型描述的是水利工程管理信息化过程中所涉及的实体以及实体间的联系。主要包括组织构成模型、资源构成模型和业务构成模型。

　　3.1组织构成模型

　　组织构成模型包括项目参与方的管理组织形式和项目的管理模式。水利工程在规划设计、建设、运营的整个生命周期中，不同阶段会有不同的参与方，因而会产生不同的项目管理模式,管理组织的构成也就有所不同。管理模式主要由项目的管理组织、管理活动及管理对象构成I信息的流动方式与效率依赖于管理组织的结构。一般而言，工程项目参建方主要包括业主、施工总承包商、分包商、监理方以及供应商等。

　　水利工程项目建设是一项复杂的系统工程，其建设地域分散,每个工程项目包含的信息庞大。各类水利工程项目需要统筹规划，需要实时掌握工程项目的建设信息，以保证资源调配合理、投资分配均衡。水利工程管理信息化的实现涉及与工程相关的多个组织和社会公众,是典型的跨组织信息系统应用工程。特别是大中型水利工程,具有实体设施投资巨大、技术标准复杂、建设及运营周期长等特点,例如三峡工程。此外，大中型水利工程对当地的生态环境，民生及国民经济等都有着较大的影响。通过对水利工程管理中利益相关者及参与者的分析,可以将水利工程管理信息化架构中所涉及的各类组织及人群划分为建设组织、政府部门和社会公众。

　　3.2资源构成模型

　　水利工程建设过程中涉及消耗资源和周转资源两类。周转资源主要包括机械设备和人力资源，其中，人力资源分为管理人员和工人；消耗资源主要包括构件原材料和混合材料，如混凝土、钢筋等。此外，水利工程管理中还包括征地移民、生态效应等社会资源和自然资源的消耗。水利工程项目消耗各种资源多，需要多专业的联合作业，项目建设技术、工艺复杂，有效地利用公共资源，可以降低工程建设风险，实现异构组织的资源共享。在水利工程建设过程中借鉴相似工程的方法和教训，也可以作为案例，为其他工程所借鉴和利用。

　　3.3业务构成模型

　　业务是由具体的管理活动组成的。水利工程管理的业务包括造价管理、财务管理、进度管理、质量管理、文档管理、材料设备管理等。业主、政府主管部门、施工总承包商、分包商、监理方以及供应商在水利工程建设过程中承担不同的角色，例如政府部门主要承担监管与审批职能，施工承包商以工程建设为主。管理中涉及的业务也不同，其业务构成模型也具有独特性。

　　4水利工程管理信息化实施架构

　　组织构成模型中存在建设组织、政府部门、社会公众三大类实体。组织构成模型与业务构成模型、资源构成模型协作与整合,进行信息、资源交流,产生出与组织管理模式相匹配的业务系统。

　　水利工程管理信息化中，各组织现有的信息系统是为适应本组织特定的需要，在其不断发展的过程中逐步引入的。由于技术周期性更新,不同阶段技术发展水平不同，考虑到组织成本与收益的平衡,信息系统逐步引入和更新,在客观上造成了技术应用的局限性。各组织的信息系统大都以孤立的方式运作,造成了信息孤岛现象。通过建立集成式的信息化协同工作平台，可以在充分保证现有业务系统流畅运行的情况下,形成较为合理的信息化解决方案。

　　水利工程管理信息化包含公众服务、建设管理和集成创新三方面的内容。依据组织构成模型、资源构成模型和业务构成模型的实体要素,对水利工程管理的不同参与方、不同类型的工程、不同工作内容进行信息化管理,形成不依赖于特定技术平台，能够提供跨组织、跨地域的,为整个生命周期提供信息化指导的信息化架构。水利工程管理信息化架构为基础设施层、数据资源层、业务应用层、服务层（见图2）。

　　4.1基础设施层

　　基础设施层是水利工程管理信息化的重要组成部分，为信息化架构的其他层面提供统一的支持，为系统提供运行环境。基础设施层主要包括公共设备和网络设备，为上层流程及业务系统提供共享的物理平台。基础设施层的网络部分包括有线、无线及其他特殊网络的园区网络。由于水利工程建设一般位于偏远地区，无线网络覆盖性较差，多使用有线网络。使用虚拟网络将园区网络与外部网络整合，保证了网络的逻辑独立性，在图2水利工程管理信息化实施架构理集中的同时,也具备较好的安全性。基础设施层的公共设备包括计算机设备、通信设备、服务器、数据采集装置设备等，为水利信息采集、信息系统的管理、信息资源的传输与共享服务。在基础设施层面,依托网络整合，达到了设施共用。

　　4.2数据资源层

　　数据资源层主要功能是统一存储和管理系统的数据资源，以数据管理系统为依托，以数据交换系统为保障，为各主要业务应用系统提供数据支持，并协调各系统之间的数据关系，提供一致的数据查询、管理和维护，实现信息资源最大程度共享。基础设施层的数据库硬件及网络资源进行物理集中，数据资源层的数据库资源进行逻辑集中，两者结合形成独立的数据资源层，并在此基础上建立统一的数据存储备份与灾难恢复机制。数据资源层包括数据管理系统和数据交换系统。数据管理系统包括水利项目数据库、基础业务数据库，以及与之相关的存储备份、灾难恢复机制、数据安全机制、数据接口标准等。

　　4.3业务应用层

　　业务应用层是一系列应用系统的集合。其主要功能是面向用户的具体应用，提供水利工程管理信息化协同工作平台。根据具体的业务需要，动态配置与升级应用系统。业务系统之间大多为异构平台，其数据交互与信息共享通过数据资源层实现。具体而言，水利工程管理信息化业务应用层，主要是实现监理、施工、勘察设计等水利相关企业对本单位多个水利项目建设进程的掌控，包括进度控制、质量监督、竣工验收、信息查询、动态跟踪管理等。

　　4.4服务层

　　服务层向用户提供系统界面，同时也是信息发布门户和交流渠道。服务层的主要功能是各应用系统身份验证部分的剥离和重构，实现用户的单点登录和多种应用。同时,对信息集成，向组织与合作伙伴发布信息，提供系统远程应用。办公自动化和工程案例知识管理等功能都可以基于此平台实现。

　　5结语

　　从技术视角看,水利工程管理信息化中所使用的均为成熟与通用的技术。水利工程管理信息化的内涵包括公众服务、建设管理和集成创新三个方面。围绕信息化的内涵,对信息化过程中关联的实体与要素进行抽象，可以得到组织构成模型、资源构成模型和业务构成模型。在水利工程全生命周期中，模型之间的相互协作与整合,涵盖了水利工程管理信息化涉及到的多个领域。在模型整合的基础上,构建四层信息化架构。信息化架构关注技术与管理的交互与协调。