基于PMBOK/WBS的项目管理信息系统设计与开发研究

李庆哲　欧阳瑜燕　石菲菲　袁莹　张恒

摘 要：地矿勘查项目越来越多、越来越复杂，在过程化、网络化、综合性、即时性、高效性、高需求性的地矿项目管理方面提出了新的需求。大量事实证明，传统的人工管理项目手段已不能满足地矿勘查单位的项目管理需要。通过对地质矿产勘查项目管理的思考，找到痛点，以“立足需求、整合协同、信息共享”为指导思想，设计了基于PMBOK/WBS的项目管理信息系统。最终系统沿着地质勘查业务主线向前后两端进行延伸，补全相关节点业务系统建设，完善系统的整体布局，解决行业的项目管理痛点，实现了从前端数据采集处理到后续资料综合研究的地矿勘查主流程信息化。

关键词：项目管理;地质矿产勘查;PMBOK/WBS;系统开发

中图分类号：P628 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）23-0015-07

Design and Development of Project Management Information

System Based on PMBOK/WBS

LI Qingzhe OUYANG Yuyan SHI Feifei YUAN Ying ZHANG Heng

（Sinotech Minerals Exploration Co.，Ltd.，Beijing 100012）

Abstract： With more and more geological and mineral exploration projects becoming more and more complex， new demands have been put forward in the aspects of process， network， comprehensiveness， instantaneity， high efficiency and high demand of geological and mineral project management. A large number of facts have proved that the traditional means of manual project management can not meet the needs of project management of geological and mineral exploration units. Through thinking about the management of geological and mineral exploration projects， the pain points were found. The guiding ideology was "based on demand， integration and coordination， and information sharing". The project management information system based on PMBOK/WBS was designed. Finally， the system extends along the main line of geological exploration business， completes the construction of related node business system， improves the overall layout of the system， solves the pain points of project management in the industry， and realizes the informatization of the main process of geological and mineral exploration from the front-end data acquisition and processing to the comprehensive study of follow-up data.

Keywords： project management;geological and mineral exploration;PMBOK/WBS;system development

有色金屬行业地矿勘查工作是国民经济建设的基础性与战略性保障工作，勘查工作质量的优劣直接关系到国家经济建设的持续、健康发展。随着有色金属行业地质矿产勘查项目管理工作的深入以及地质勘查项目年度部署计划的实施，当前地矿勘查项目越来越多、越来越复杂，在过程化、网络化、综合性、即时性、高效性、高需求性的地矿项目管理方面提出了新的需求。大量事实证明，传统的人工管理项目手段已不能满足地矿勘查单位的项目管理需要，所以建立适合地矿勘查单位发展需要的项目管理信息系统尤为必要，对规范管理、提高效率、促进技术进步、实现找矿突破等具有十分重要的现实意义[1-13]。

1 项目管理痛点

1.1 项目重要指标信息掌握不全面，延时情况严重

有色金属行业地质矿产项目的项目管理有别于传统的项目管理，其施工难度大、周期长、跨度大，施工工种多样;项目预算不精细，流水花销统计烦琐，与预算没有对比;项目已完成工作量等价的货币金额与应结算金额无对比;结算和回款信息不实时，导致结算、回款无预警等。管理者对项目重要指标信息掌握不全面或延时情况严重，造成经济损失。

1.2 项目资料的汇交利用

数据资料是一个单位宝贵的资产，可分为增量资料和存量资料两种。增量资料：突出的问题是汇交不及时，项目上产生的数据不能及时汇总、共享，不能进行综合分析;技术资料不规范，无统一格式，均以项目人员个人经验进行分类和整理;没有形成项目资料数据库，原始资料问题更为突出。存量资料：目前行业内每个单位都存放了数量巨大的地矿勘查数据资源，存储形式多为纸介质、光盘、硬盘、办公电脑，利用率极低。尽管随着GIS技术、计算机技术在地矿勘查行业内的应用推广，已建成一部分业务系统，但各个系统间相对比较独立，各个相关兄弟单位、各企业之间也没有进行高效的信息网络对接，形成了信息“孤岛”，数据与数据之间缺少关联，既不利于检索，也无法再利用，只能处于“沉睡”状态，无法发挥数据的价值。

1.3 项目原始数据采集不规范，勘查工作数字化程度低

地质矿产勘查项目，原始数据的采集至关重要。例如，浅井、探槽、坑道、钻孔等工程编录工作，其野外原始资料的编录整理决定了项目技术成果的质量。但现状是野外勘查工作主要依靠技术人员的从业经验，其经验越丰富，技术资料的原始成果就好，反之质量会降低。此外，后期成图复杂，需人工矢量化，耗时耗力，如果稍微调整，修改起来的工作量相当大。

1.4 项目数据安全性

项目施工现场环境恶劣，办公环境复杂，电脑丢失、硬盘损坏等现象时有发生，因此保证数据的安全性也是项目管理的重中之重。

由此，需要建立一套安全高效的覆盖地矿勘查行业全业务流程的数字勘查、项目管理和数据管理的信息系统，有效解决数据采集、数据管理、项目管理、信息跟踪、数据共享和数据分析利用等业务信息化问题。对不同数据源进行管理，建立统一的数据库，同时对外连接各个相关部门，即时同步共享项目产生的新增数据与管理信息，消除信息孤岛。

2 系统设计思想

项目建设以“立足需求、整合协同、信息共享”为指导思想。针对地矿项目管理信息化目前存在的突出問题和业务需求，进行系统软件建设。主要工作包括建设基础安全框架，整合各业务系统，研制门户、项目管理、资料查询服务、数字勘查辅助成图等几个子系统，改造整合协作办公系统与业务系统的结合能力;实现野外数据编录、项目管理、资料查询等工具与后台项目综合管理数据库的高效连通，实现地矿勘查工作主流程信息化;规范项目数据存储及汇交格式，提高项目技术资料管理标准化水平，构建数据中心，实现数据共享服务。

2.1 坚持“立足需求”

“立足需求”要求我们始终从用户需求和业务实际出发，在技术选型、系统功能规划等阶段，多考虑用户的需求，多分析业务活动;在开发实施过程中，多做阶段性汇报，主动邀请用户参与设计和讨论，及时发现研制过程中的疏忽和偏差，边开发边检验，确保开发系统符合实际需求。

2.2 注重系统“整体协同”能力建设

在“整合协同”的思想指导下，课题确立了系统整合的两个基本策略，即短序列、服务化策略。

所谓短序列强调系统的交互过程应尽可能简短，用户的操作步骤尽可能少。例如，在野外工具与服务器网络系统的数据交换过程中，摒弃了原有的“A数据导出—A到B传输—B数据导入—数据发布”的方式，因为这种方式不仅烦琐，而且传输过程安全性没有保障。新的数据上传系统采用了基于权限的联网上传，并在网络系统的服务器端设计了全自动发布处理程序，大幅提高野外工具与系统数据交互同步的效率。

此外，通过接口服务化改造，系统间的协同工作变得更加容易。两个系统通过标准的Web服务接口即可进行集成与交互，而不必关心内部的实现细节，这种方式对跨平台系统的互操作也能提供良好的支持。

2.3 实现信息共享

数据资源是信息系统中最有价值的部分。在地质资料集约化、产业化的背景下，数据资源的有效利用被摆在了更为突出的位置。在项目建设过程中，我们把信息共享作为一个重要的指导思想，重视数据中心的基础建设，构建了一个开放共享的数据服务平台。

系统总体上采用当前流行的多层开发架构，从下到上分为四层，依次是数据层、应用支撑层、应用系统层、用户层[14-25]。系统总体架构如图1所示。

①数据层。该层主要包括业务数据和管理数据库集群，构建在业务、办公软件与MySQL上的数据存储，为系统的数据安全提供有效保障。

②应用支撑层。该层主要包含应用系统使用到的一些公共服务、组件、中间件，如用户注册与登录、企业授权管理、权限控制、XLS格式周月报模板管理、阿里钉钉应用接口、MapGIS应用接口、Excel to Cloud接口等。这些模块为应用层提供了一致的、透明的数据访问和数据处理接口。

③应用系统层。该层主要包含办公与业务系统，包括网络系统和单机的应用软件，主要有协作办公系统、地质资料查询服务系统、项目管理信息系统和数字勘查辅助成图子系统。

④用户层。该层主要包含门户系统，实现了对用户身份的验证、权限安全认证等，是离用户端最近的一个系统。

3 系统技术路线

系统采取的技术路线如下：首先开展系统的需求调研，收集行业项目管理的需求和业务信息，在进行结构化分析的基础上，进行系统基础安全框架设计和系统总体设计，充分利用现有的技术基础和实力开展关键技术研究。在研究相关关键技术的基础上，开展数据库建设和系统研发的工作，最后完成系统集成。在项目实施的整个过程中，贯穿标准和规范体系及组织与安全保障体系的支撑，确保项目质量和进度。系统的总体技术路线如图2所示。

3.1 关键技术研究

系统采取的关键技术主要包括三方面：一是数据中心，包括数据仓库技术、空间数据接口、ETC接口等;二是混合架构技术，包括Web Service技术、自动数据发布技术;三是安全体系相关技术，包括单点登录、传输加密技术。这些技术的研究为系统的数据中心建设、办公业务系统研发奠定了基础。

3.2 数据库建设

在研究系统所需关键技术的基础上，开展数据库建设工作，数据内容包括基础空间数据和日常业务数据。基础空间数据包括基础地形、数字高程、遥感影像等数据;日常业务数据又分为地矿勘查项目数据、地矿勘查资料数据和业务管理数据等。对于这些数据，项目组进行了系统分析，绘制了数据处理流程图（见图3）和跨职能流程图（见图4）。这些工作为后续系统开发提供了重要的参考依据。

3.3 系统研发

根据项目管理的需求，在项目所需关键技术研究的基础上，建设项目管理信息系统。主要功能包括门户协作办公、地质资料查询服务、地质勘查信息管理等三大类，具体分为五个门类。在系统建设的前期调研过程中，笔者逐渐认识并形成了三条工作主线：一是系统的安全主线;二是地矿勘查工作主流程业务主线;三是数据共享、分析与利用主线。笔者正是用这三条主线来统领五大门类系统研制工作。

3.4 系统集成

首先对系统软硬件基础环境进行集成，然后以此为基础，在系统工程科学方法的指导下，在项目建设的软硬件基础环境中，安装部署项目所开发的平台系统，部署配置项目建设的项目管理数据库和业务数据库，进行系统联调测试等。通过系统集成，将各个分离的子系统连接成为一个完整可靠、经济有效的整体，并使之能彼此协调工作，发挥整体效益，达到整体性能最优。

4 技术实现

系统以PMBOK（Project Management Body of Knowledge，项目管理知识体系）①和国际先进项目管理理论为基础，贯穿于项目启动、设计、执行、监控、验收、资料汇交每个过程，实现业主、监理单位、施工单位的协同工作，成功建立规范的管理制度，并提供有效的管理工具，对施工项目进行范围管理、多级计划管理和动态进度管理，为各级管理层提供关键绩效指标的统计分析，为领导决策提供依据，提高了企业工程项目管理工作的效率和总体水平[26-33]。需要说明的是，PMBOK 具体是美国项目管理协会（PMI）对项目管理所需的知识、技能和工具进行的概括性描述。

该系统是以项目WBS（Work Breakdown Structure，工作分解结构）②为基础，对项目的计划、进度、资金等方面进行管理，并通过相关报表、指标来展现项目的整体进程。值得一提的是，创建WBS是把项目工作按阶段可交付成果分解成较小的，更易于管理的组成部分的过程。项目设计（包含预算和工作量）是系统中最重要的组成部分，是项目管理的基础。完整的项目设计是项目管理的可靠保障。

项目管理信息系统以项目立项为开端，创建管理项目，然后维护项目的范围信息。范围信息维护完成后，再以WBS模板为基础，生成具体项目的综合计划。综合计划的内容包括计划时间、工作量、权重、计量单位、责任单位和填报单位等。综合计划编制完成发布后，再进行月计划发布。接着开始进行进度的相关填报，包括施工日报、周报。系统根据用户填报的计划数据、进度数据进行相关数据的统计及数据二次挖掘，提供报表、指标的相关数据基础。

系统建设过程中，采用了多项关键技术，概括起来主要集中在以下几方面。

4.1 数据中心

系统建设所涉及的数据种类繁多，包括非空间数据和空间数据。其中，非空间数据包括Word、Excel、pdf等格式的文档数据，bmp、jpg等格式的图片数据、视频数据等;空间数据包括基础地形、数字高程、遥感影像等数据。

数据中心有效管理N个数据仓库，数据仓库集成管理的数据有异构的空间数据和非空间数据。其中，空间数据包括国内外常用的GIS软件所支持的矢量数据（如DWG、DXF、E00、Shape、Coverage、Geodatabase、Mid、Mif、 MapGIS6X、MapGIS K9等）和国内外常用遥感影像处理软件所支持的栅格数据（如TIFF、CEOS、HDF、RAW、TIF、GIF、JPG、MSI、PIX、IMG、ENVI等）;非空间数据包括各种文档（如pdf、bmp、xml、html等）和表格数据（如Access、SQL Server、Oracle）等。

数据中心的数据仓库技术只在逻辑上把分布的多源异构数据统一到一起，但并没有实现数据混合分析处理。数据混合分析处理需要通过中间件规范及技术来实现，即数据仓库分为两类数据：一类为可同化数据;另一类为非可同化数据。可同化数据是指能描述同一现象的不同格式或不同数据组织模型数据，非可同化数据指不是描述同一现象的数据。可同化数据通过中间件技术，屏蔽不同格式及不同数据组织间的差异，以统一的方式直接操作访问;非可同化数据通过全局地址技术，由专门的模块实现操作。

系统建设涉及多个业务门类和不同的运行环境，因此系统应用到了众多接口。为了兼顾不同门类的数据，系统要具有强大的接口和集成能力。应用的接口包括ETC接口、MapGIS应用接口等。

第一，ETC接口。ETC（Excel To Cloud）引入了全新的Excel加载项，用于使用Microsoft Excel连接和更新来自云数据库的数据。

该接口用于Microsoft Excel的Excel加载项，该加载项允许将Excel连接到云和数据库数据，更新此数据，并将其保存回数据源。这些外接程序提供了Excel功能，用于处理和分析来自云应用程序和关系数据库的数据，像往常一样编辑外部数据Excel电子表格，并将数据更改保存回数据源。其具有以下功能。

①支持的数据源。有Oracle、SQL Server、MySQL、PostgreSQL、SQLite、DB2。

②强大的数据导入。Excel加载项提供了可视化查询生成器，允许选择要导入的表和列、配置数据筛选器以及加载最大记录数。此外，还可使用SQL，其不仅支持数据库，也支持云应用程序。

③即时数据刷新。允许快速地将工作表中的外部数据更新到数据源的当前状态。只需单击一次按钮即可刷新这些数据，并始终使用实际数据。

④輕松修改数据。云和数据库数据可以像任何常用的Excel电子表格一样进行编辑，并且可以轻松地保存回数据源。

⑤图表化的数据分析。支持快速制作各种传统图表和高级可视化图表，支持个性化定制数据分析报告，支持动态播放和社会化分享;提供专业的各行业数据分析报告模板，提供精美的排版样式，提供多维数据分析图表。

第二，MapGIS接口。MapGIS是地质行业通用工具型地理信息系统软件，其是在享有盛誉的地图编辑出版系统MapCAD的基础上发展起来的，可对空间数据进行采集、存储、检索、分析和图形表示。MapGIS具有MapCAD的全部基本制图功能，可以制作具有出版精度的十分复杂的地形图和地质图。同时，其能对地形数据与各种专业数据进行一体化管理和空间分析查询，从而为多源地学信息的综合分析提供一个理想的平台。项目管理信息系统将数字勘查辅助成图子系统与MapGIS打通，输出成果格式一致，方便用户使用。

4.2 混合架构模式

系统的设计除了考虑功能性需求外，还需要根据系统的业务特点和使用环境进行应用形态设计。所谓应用形态设计是指将应用构建为B/S模式的网络系统还是可离线运行的单机系统。通常情况下，能通过需求调研和业务分析，为每个业务系统选择一个最为合适的应用形态。但在一些特殊情况下，系统不同场景和角色间的需求差异较大，则需要为不同场景和角色分别进行设计，如项目管理信息系统。在线的地矿项目管理信息系统面向中心领导和业务处室的项目管理人员，提供直观、多途径、多方面的查询和统计。而对于野外项目组，则需要提供能高效管理和编辑项目资料与属性信息，可在离线环境使用的单机工具。

因此，笔者把既采用B/S模式又存在单机工具的系统架构称为混合架构模式。混合架构模式并不是简单的1+1。这是因为单机工具在数据下载和上传时也需要访问后台的中心数据库，因此，需要在安全、数据存储、数据处理等方面进行总体设计，以保证系统安全的完备性和良好的用户体验。

混合架构模式需要考虑安全一致性。地矿项目管理在数据访问安全上提供了统一的权限验证，检查操作者的身份合法性;在数据更新前进行名称与编码的一致性检查，防止数据误传。

混合架构模式需要考虑后台服务器数据处理的队列调度。考虑到在实际使用环境中，可能存在多个单机端同时上传数据的情况，需要设计一个调度机制，解决共享资源的使用冲突问题。地矿项目管理信息系统基于消息队列设计了一个数据自动发布系统，对上传的数据包进行排队和自动化发布处理，对长时间挂起的处理任务进行自动终止和登记，保证系统的数据处理任务能够有序顺畅地进行。

5 结论

地矿项目管理信息系统的设计和实现将提供全周期的项目管理，即使在野外离线的环境下，项目组仍可借助系统的单机工具，及时地对地矿勘查工作中产生的各种管理文档、原始采集报表、项目材料进行整理和管理。通过项目管理子系统的单机上传工具，可以实现数据在线上传，免去烦琐、低效的数据导入和导出。

数字勘查辅助成图子系统可在原始数据编录、工程编录图件两类费时费力的工作中大幅提高效率。进入系统的地矿勘查数据与资料，通过地质资料查询子系统，在资料借阅、数据共享等方面能高效地为用户提供服务。

总而言之，系统沿着地质勘查业务主线向前后两端进行延伸，补全相关节点业务系统建设，完善系统的整体布局，解决行业的项目管理痛点，实现了从前端数据采集处理到后续资料综合研究的地矿勘查主流程信息化。

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