基于MDA与 BPM的勘察设计企业多参与方项目管理系统技术研究与系统实现

舒志强 董建峰 梁 晓 文俊浩 王 静 秦如玉

(1.重庆大学计算机学院,重庆 400030;2.中国建筑科学研究院建筑工程软件研究所,北京 100013;3.北京建设信源资讯有限公司,北京 100044)

基于MDA与 BPM的勘察设计企业多参与方项目管理系统技术研究与系统实现

舒志强1董建峰2梁 晓2文俊浩1王 静2秦如玉3

(1.重庆大学计算机学院,重庆 400030;2.中国建筑科学研究院建筑工程软件研究所,北京 100013;3.北京建设信源资讯有限公司,北京 100044)

结合模型驱动(MDA)技术特点与业务流程管理(BP M)理念,研究并实现一种针对当前勘察设计企业多参与方项目管理需求的系统平台。首先,提出了一种基于 BPM管理思想的系统框架与实现策略,重点阐述了基于XML的模型驱动实现过程与技术特点;其次,结合勘察设计企业多参与方综合管理的业务需求,实现了针对多方参与的勘察设计企业项目管理的软件系统,并对系统相关核心业务模块及业务特点进行了阐述。

MDA;BP M;勘察设计;多参与方;协作;项目管理

1 引言

随着勘察设计企业的经营范围不断拓展,越来越多的企业已经由“一业为主、两端延伸”上升到覆盖工程项目策划、设计、采购、施工、监理及运营管理的工程“全过程服务”。一方面,业务模式的市场化使得设计企业在保持核心业务的特色化专业化同时,需要加强同业主、采购、施工、运营商等项目各参与方之间的紧密协作;另一方面,一个完整的建筑设计项目可划分为方案设计、初步设计、施工图设计、设计现场服务等不同的项目阶段,每个阶段都需要不同的专业人员参与,项目存在较为严格的专业分工和协同作业。在这种多方参与的项目管理中,项目管理者需要借助针对多参与方项目管理业务需求的软件系统来有效协调和分配企业资源,以获取最优的业务管理流程。为此,本文结合“十一五”国家科技支撑计划重点项目“建筑业信息化关键技术研究与应用”之“勘察设计企业信息化关键技术研究与应用”课题在 20余家勘察设计企业成功示范应用成果的基础上,进一步深化探索一种结合流程管理思想(BusinessProcessManagemen,t BPM)及模型驱动 (Model Driven Architecture,MDA)技术的勘察设计企业多参与方项目管理系统。

目前,勘察设计企业多方参与项目的业务需求灵活多变,业务实体、流程、关系、规则、事件等相互交织,又互为影响;企业内部业务流程和数据格式多种多样,并且各参与方遗留系统集成或演化面临不同的实现技术与平台。传统面向对象技术无法区分业务建模技术和系统开发技术,使得系统在构造过程中业务人员与系统开发人员无法分工协作,系统开发过程难以控制。中间件技术的出现虽然减轻了异构系统的集成负担,但是众多的中间件产品不断发展,难以形成统一的中间件标准。针对以上问题,本文拟采用模型驱动技术,探索一种实现勘察设计企业多参与方项目管理系统轻便性、互操作性、可重用及跨平台的支撑技术。

多方参与的设计项目平台目前主要有 Autodesk公司的 Buzzsaw项目协同管理系统以及Bentley公司的 ProjecWtise等,这些系统强调对单个项目设计作业、设计质量过程以及结果的管理控制,而对包括设计项目全生命周期整体管理,以及对多项目综合管控等方面提供的功能较弱。本文拟将流程管理思想(Business Process Managemen,t BPM)引入到勘察设计企业多参与方项目管理系统,结合模型驱动(Model Driven Architecture,MDA)技术进行业务功能建模与实现、以规范化流程为导向实现项目全局综合管控和多方数据协作,满足项目决策层、管控层以及业务层的全方位管理需求。

2 相关概念

2.1 BPM

BPM是一种以构造端到端(end-to-end)卓越的业务流程为中心、持续提高组织业务绩效为目的的系统化方法。在流程管理思想体系下,企业的一切皆是流程,从高层的全行业完整的多组织价值链,到中层运营管理,直到底层的业务基本活动,均被看作不同层次、不断交互和具备不断完善特征的流程。流程可贯穿企业上下,并可向外延伸到企业间协作。基于 BPM的信息系统具备柔性、易于集成的系统特点,并且随着流程的执行和优化,流程中流动的知识会固化到企业里形成企业知识库,可促进企业向知识型企业转变[1]。

2.2 MDA

MDA核心思想是让模型能够更准确地描述应用,更好地表达业务实现[2]。MDA主要包括平台无关模型(P latfo rm IndependentMode,l P IM)、平台相关模型 (Platform specific Mode,l PS M)和代码(Code)三部分。平台无关模型(P latfo rm IndependentMode,l P IM)独立于任何实现技术,用来解决用户需求定义不精确和对企业业务抽象不准确的问题;平台相关模型 (Platfo rm Specific Mode,l PS M)是 P IM经转化规则自动转换到某一特定应用技术模型,PS M会自动转化为代码和部署描述文件。P IM、PS M和 Code代表了对系统不同层次的抽象,能够使得企业业务管理人员可以把精力集中在创建和完善业务模型上;纯系统开发人员,可以专心研究平台开发技术和模型转换规则。由于整个系统和开发过程由 P IM发动,其他工作由系统自动完成,因此对于客户的个性化需求,可以通过调整P IM模型来驱动剩余的工作;并且一套P IM可以在多个 PS M上实现,所以系统能够实现“跨平台”性[3]。MDA原理框架见图 1所示。

图 1 MDA原理框架示意图

3 基于MDA与 BPM的勘察设计企业多参与方项目框架设计与技术实现

3.1 基于 BPM的勘察设计企业多参与方项目管理系统框架设计

基于 BPM的勘察设计企业多参与方项目管理系统旨在通过引入业务流程管理(BPM)思想实现业务流程计算机模型化、标准化。通过实现开发式流程定制、页面元素自定义和动态菜单的功能将业务流程和业务应用相分离。以勘察设计企业多参与方项目的业务流程定制为中心,通过协调各种业务流程的流转,实现各多参与方之间的信息交换,同时获取流程的执行信息以对流程进行持续改进。

本文提出的基于 BPM的勘察设计企业多参与方项目管理系统框架主要由资源层、操作系统与应用程序支持层、业务流程服务器层及应用层(客户端应用程序层)四部分组成,如图 2所示。其中资源层主要由数据库管理系统、文件目录管理系统、网络服务器等构成,实现系统资源的存储以及与操作系统或.net服务器通信;应用层(客户端应用程序层)指各个业务应用层,包括门户系统、项目管理、费控管理、人力资源管理、知识库以及各参与方遗留系统等业务应用[4];而业务流程服务层主要由以下部分组成:

(1)流程平台

主要包括业务规则定义、业务流程监控、人工审批流程模型定义及系统业务流程模型定义四部分。业务规则主要实现企业规则与系统应用程序相分离,使得用户可以脱离应用程序代码的约束,灵活快速的定义和维护能反映企业特色的规则。人工任务、系统任务由勘察设计企业业务管理员静态定义相应业务流程,业务流程与相应业务模型相关联,由模型驱动(工作流引擎)实现业务功能;所有业务流程情况,可以由流程平台进行监控[5-7]。

图 2 BPM业务流程平台框架示意图

(2)业务建模平台

主要包括对权限模型、业务模型、流程模型、表单模型、报表模型、视图模型及物理存储模型等XML模型文件建模。完成模型文件的创建、修改、分类、排序、检索等操作。业务建模过程与模型存储、访问执行过程见 3.2节。

(3)系统集成平台

主要包括数据映射与模型转换。系统采用模型驱动技术,可以通过对遗留系统进行数据映射,对各参与方企业的遗留系统进行XML建模,通过定义转换规则,将遗留系统进行模型转换,实现对各参与方企业系统集成[8-9]。

3.2 基于MDA的勘察设计企业多参与方项目管理系统业务建模与技术实现

基于MDA技术思想开发适合勘察设计企业多参与方项目管理系统的业务建模方法和代码生成工具,使得应用软件能够在企业的组织、信息和流程发生变化时,通过对信息模型的更改,实现对软件系统业务功能的更改,快速实现系统与企业业务需求发展的同步,保障系统的成功应用[10]。本系统的模型驱动执行过程见图 3所示。

图 3 模型驱动执行过程示意图

业务建模与管理工具完成各个业务模板的数据建模,通过可视化展现方式实现业务人员自定制业务功能,形成基于 XML描述的平台无关模型(P IM);软件系统开发人员通过定义模型转换规则(语义解释引擎),实现从 XML业务模型转换为与NET平台所关联的平台相关模型(PS M);最后,通过操作系统、NET服务、数据库系统(存储过程)、Web服务将 PS M自动转换的代码进行业务功能实现,并在客户端进行展现。业务建模及模型存储机制如图 4所示。

业务模型包括业务报表模型、物理存储模型、业务视图模型、表单模型、工作流模型。各个模型实例之间通过全球唯一标识符(Globally Unique I-dentifier,GU ID)进行标识与关联。其中物理存储模型用来设置最基本的模型元素,建立与数据库系统数据表的映射关系,物理存储模型按照关系型数据库理论将业务数据转化为最终的数据库存储;视图模型实现业务功能模块所涉及的数据检索结果部分的数据应用建模;业务视图信息主要对数据视图进行定义和必要的配置操作,包括对模型实体对象的增删改操作的定义,并完全支持数据库系统查询语法;表单模型主要实现对业务数据的展现。

各个模型根据实际需求以 XML文件形式存储于文件系统,或是以 XML二进制形式存入数据库系统,以及采用 XML模型映射数据表,实现 XML模型的持久化。客户端应用程序启动时,系统首先需要建立与服务器模型库的联接,进行客户端与服务端模型文件版本比较,如果当前需求的模型文件已更新,则需要启动下载应用进程,将当前应用程序所需求模型文件下载至客户端模型文件库,最后经过模型驱动,将模型文件转化为客户端所需求的应用程序业务功能。XML模型访问流程见图 5所示。

4 基于MDA与 BPM的勘察设计企业多参与方项目管理系统实现

4.1 勘察设计企业多参与方项目管理系统业务功能实现

系统包括二个门户(企业门户和项目信息门户)、综合办公、项目前期、项目管理、项目后期、费控管理、决策分析、知识管理、产品数据库以及系统维护等功能模块。主要功能模块如图 6所示。针对本文研究重心,以下主要针对项目管理与项目门户进行阐述与展示。

(1)项目管理

本项目管理模式源于有机衔接纵向与横向的思路,实时在线生成项目甘特图、人力资源甘特图、关键点控制图和项目进度图,动态可视化展现项目进展,实现关键控制点自动化控制和项目进度自动化跟踪,保证项目负责人和管理部门可以随时随地通过Web环境直观了解项目进度、项目执行、工程进度等情况,帮助各参与方更好地了解当前项目动态并采取相应的应对措施,有助于项目负责人对整体项目的全面了解和管理,最终实现对项目活动进行全过程管理。系统功能涵盖设计项目的所有业务阶段,实现对单项目精细化管理和多项目综合管控的统一。项目计划管理见图 7所示,项目过程管理见图 8所示。

(2)项目门户

以项目全生命周期管理为战略目标,为建立、发布和交流项目信息提供统一平台。在门户的网页上可以即时发布各种项目信息,所有项目团队成员都可以获取项目概况、工程进展情况、工程照片、设计图纸、项目进度表、各种项目报告等信息,所有参与方以及社会大众可以随时了解项目以及公司的最近公共信息。另外,还可以在门户网页上公布各个项目参与方有关负责人员的姓名、联系方式等信息,访问者可以方便地通过超级链接启动应用程序给有关人员发送电子邮件、多媒体留言、短息、RTX留言等,还可发起视频会议。项目门户功能实现界面如图 9所示。

4.2 勘察设计企业多参与方项目管理系统业务实现功能特点

本系统以项目管理为核心,采用业务流程管理思想对项目各参与方的资源进行优化整合。围绕资源、数据和流程三个管理要素,实现对项目合同、分包、成本、质量、以及图档等的综合管控。项目具有主要特点。

4.2.1 面向虚拟组织的授权方式

本系统采用虚拟组织形式,矩阵式结构的项目管理模式,面向虚拟组织实现用户授权。虚拟组织是由在地理上分布的企业、机构和个人所组成的一种基于共同目标的协作形式,面向虚拟组织实现用户授权能够围绕项目整合多个企业的核心能力和资源,从而降低项目实施风险和人员沟通成本,提高项目管理能力。本系统实现了对二级公司以及外部协作单位的业务和数据授权。系统的业务授权基于角色,不同角色人员登录系统后,可利用的业务模块和可收发的流程都会不同,系统可以把角色权限控制到表单内的每个功能点。系统的数据授权基于项目、组织与流程三种方式。对项目而言,只有加入到某项目的人员才能处理该项目的相应业务内容;对各参与方单位而言,其私有数据采用按所在单位进行授权,既避免了企业协同工作时企业内部数据外泄,又实现了企业内部的数据共享;再者,本系统灵活扩展了流程的应用,利用流程过滤参与方之间的数据权限,一项业务发起流程后,没有参与流程的人员将看不到该业务的任何信息。

4.2.2 以 ISO为导向的文档动态管理

设计项目质量管理的关键数据是设计图档,本系统中设计图档和项目计划以及流程紧密关联,在计划管理模块完成项目策划后,图档目录按照计划模块WBS内容自动生成,目录树的创建同时可融合设计院的 ISO质量管理标准,通过此模块与协同设计系统(注:本课题下开发的系统之一)无缝集成,有效解决了设计院长期存在的项目管理与质量管理两张皮现象,加强了项目进度和质量的信息关联,增强了部门间的生产协作。

4.2.3 方便、透明、即时的交互协作

本系统基于网络围绕设计项目构建了一种信息交流环境,实现了异地设计和同时设计。系统提供正式人工交互流程、非正式讨论、信息发布等多种信息交互方式,整合了设计参与方资源,促进企业间协作的同时降低了沟通成本。例如,设计可以通过发起设备请购、采购设计交底等流程的方式将采购融入设计阶段,施工图阶段施工方也可以通过发起讨论的方式提前介入设计,使设计人员在确保技术可靠的前提下,考虑设计的经济合理性,摆脱以前不提供完整的设计蓝图就无法进行项目实施的弊端。此外,系统整合了即时通讯工具保证沟通的及时性,流程发起后,流程的处理者会收到 RTX即时消息,也可以收到短信提醒。专业讨论的内容有更新时,相关人员会得到 RTX即时提醒。

4.2.4 基于组织级别的辅助决策

系统根据登录者的角色和所属组织按照三种级别对项目数据进行过滤,企业决策者能查询到所有项目的相关数据,本企业的二级单位以及项目群组管理者只能查询到所参与项目的统计数据,而外部协作单位的查询范围只限定于该协作单位相关的项目业务数据。系统通过统计内容拖曳和自定义查询界面等快捷方式提供自定义查询功能,用户可以自定义汇总与查询,方便了领导者的决策。

5 结束语

本文提出了一种基于MDA与 BPM的勘察设计企业多参与方综合管理系统实现思路,并详细介绍了基于 BPM的勘察设计企业多参与方项目系统框架结构、基于MDA技术的勘察设计企业多参与方项目业务建模与实现方法。本文所探讨的管理系统在辅助管理者对勘察设计企业多参方项目综合管控的同时,也促进了各参与方之间的业务数据协同。如何让用户更方便快捷的自定义流程和流程之间的逻辑关系,如何结合面向服务架构的理念,进一步优化BPM业务流程模型的松耦合关系,以及结合 BIM技术研究下一代勘察设计企业应用软件等有待深入研究。

[1]董建峰,舒志强,王静.基于 BPM的工程总承包项目管理系统的研究[C].哈尔滨第十五届全国工程设计计算机应用学术会议论文集,2010.9.

[2]Soley R.ModelDrivenArchitecture,OMG White Paper Draft 3.2[EB/OL].[2010-10-16].http://www.o mg.org/mda/presentationshttp://www.omg.org/mda/presentations.h tm.

[3]曹雪祎.基于模型驱动架构的企业应用系统开发[D].北京:对外经济贸易大学硕士学位论文,2006.4.

[4]张钊泉.基于模型驱动的 BPM软件开发平台的研究与实现[D].成都:电子科技大学硕士学位论文,2008.4.

[5]舒志强,文俊浩,王静.基于 SOA的多参与方项目协同管理系统的架构机制研究[J].土木建筑工程信息技术,2010,2(2):6-11.

[6]Tiejun Gu,Bingyong Tang,Y iL.i Study on V irtualWorkflow of Collaborative Co mmerce O riented Web Services Co mposition Path Opt im izationA lgorithm[C].2009 International Conference on Infor mation Technology and Co mputer Science.Wux,i China:[s.n.],2009:142-145.

[7]李晖.跨组织业务流程协同关键问题研究[D].济南:山东大学博士学位论文,2010.4.

[8]王静,陈岱林,梁晓.勘察设计企业信息化实施方案探讨[J].施工技术,2005,34(2):16-18.

[9]文俊浩,宋鹏飞,田清.基于 SOA的勘察设计企业业务架构与信息集成平台的研究与应用[J].土木建筑工程信息技术.2009,1(1):24-28.

[10]张小华,韩永生,余军合.模型驱动体系综述 [J].计算机工程,2004,30(2):111-112.

Research and Implementation of Mult-iparticipantProjectManagement System for Survey and Design Enterprises Based on MDA and BPM

Shu Zhiqiang1,Dong Jianfeng2,Liang Xiao2,Wen Junhao1,Wang Jing2,Qin Ruyu3

(1.College of Computer Science and T echnology,Chongqing University,Chongqing400030,China;
2.Insitution of Building Engineering Sof tware,China Acad emy of Building Research,Beijing100013,China;
3.China Construction Information Resources Co.,Ltd.,Beijing100044,China)

Combining w ith mode-l driven(MDA)technical characteristics and business process management(BPM)concepts,research and imple m entation of the syste m platfo rm,whichwasused tom eet the current needs of mult-i participant projectmanage ment for survey and design enterprises,was presented.Firstly,a system fra m ework and implementation strategies based on BPMwas proposed,which focuses on the XML-based mode-l driven implementation process and technical characteristics;Secondly,the software system ofmult-i participant projectm anagement for Survey and Design Enterprises has been accomplished,taking into account the actual needs of the project managemen;t Finally,the core businessmodules and business characteristics of the system were described.

MDA;BPM;Survey Design;Mult-i participan;t Collaboration;ProjectManagement

F270.7

A

1674-7461(2011)01-0026-07

“十一五”国家科技支撑计划基金资助项目(2007BAF23B0304)

舒志强(1985-),男,硕士研究生。主要研究方向为面向服务的软件工程。