近年来,铁路行业发展迅速,每年有数十个新建铁路工程项目批复或开工。铁路工程建设项目的特点是规模大、专业多、系统复杂、资金成本高、工期紧张。传统管理手段很难满足现代铁路建设在质量、安全、成本和工期等方面的需求,迫切需要引入新的技术手段来改善铁路工程建设管理水平。随着信息化时代的来临,移动互联网、云计算、大数据、物联网等信息化技术在工程建设领域得到广泛应用。铁路工程建设领域的信息化起步较晚,但在中国铁路总公司的领导下,集中行业内优势力量,经过近几年发展,信息化水平已经有了巨大进步,并取得一系列成果,如组建铁路bim联盟,编制铁路工程信息模型存储标准、铁路工程信息模型分类与编码标准等11部铁路BIM标准,研发基于BIM的铁路工程管理平台,在京沈、京张、银西开展BIM试点应用等。

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1铁路工程建设项目管理相关理论及技术

信息化是当今世界经济社会发展的必然趋势,已经成为推动人类社会高速发展的强大动力,也是各个国家实现现代化的重大发展战略。信息化在铁路发展中处于十分重要的地位,是铁路行业发展的战略制高点和现代化的主要标志。高速铁路作为国家重大建设工程项目,投资规模大、技术标准高、质量要求严,在其工程建设过程中采用建设项目管理信息技术,可以规范管理流程,提高铁路建设管理水平。1
国内外高速铁路工程建设项目管理信息化的情况国外高速铁路在建设过程中采用了大量的信息化管理,内容涵盖铁路建设项目投招标系统、铁路综合建设项目评价系统、铁路建设施工项目综合管理系统、铁路建设工程项目综合管理系统、数字铁路综合商务网站、高速铁路土建工程综合设计系统、铁路建设监控系统、企业综合办公系统等多方面,对铁路建设、管理、运营以及后期维护维修都起到了积极作用。我国高速铁路建设从一开始就希望应用项目管理信息系统进行建设管理,从2004年底对国内外一些项目管理信息系统进行了考察调研,希望通过对两个系统融合来构成高速铁路建设项目管理信息系统的统一软件和平台。为提高我国铁路工程建设信息化管理水平,铁道部组织有关部门开发了《铁路建设项目管理信息系统》软件,在小范围进行试点应用后并全面推广,对我国铁路建设过程的数据收集、施工过程信息化管理等方面起到积极作用。国内已建、在建的高速铁路都部分实施了工程建设管理信息系统的功能模块。从2006年起,先后在南京大胜关长江大桥工程实施了视频监控、工程建设项目触摸屏查询系统、网络视频会议系统,并于2008年在高速铁路中首次提出成立工程调度指挥中心,成功实施了基于GIS的工程进度形象管理的京沪高速铁路,相对其它高速铁路,它的信息化建设程度和深度,是处于先进行列的。2
高速铁路工程建设项目管理信息化的必要性2.1提高高速铁路项目管理水平的根本要求高速铁路项目建设质量要求高、技术复杂、建设工期紧张,项目管理是高速铁路建设取得成功的重要保证。现代化项目管理要求管理数据化,把数据的获取和处理作为日常管理的基础工作,把定量分析与定性分析相结合,从依靠经验判断变为依靠数据科学决策。由于计算机技术的迅速发展,其图形操作界面、文件储存、报表打印、网络通信等功能大大提高了人们进行项目管理的效率。使得计算机应用已成为项目管理的重要手段。当前计算机在项目管理中的应用,已从早期的简单文字处理,发展到了3个不同的层次:信息管理、建设指挥、决策支持。2.2建设数字铁路的基础数字铁路是基于地理信息系统(GIS)、全球卫星定位系统(GPS)、遥感、信息系统、物联网、虚拟化、信息集成等技术,研究中国铁路基础设施、移动装备及铁路环境的数字化,实现铁路服务资源和运力资源的全面管理和直观展示的新一代铁路信息系统。数字铁路具有信息化、数字化、智能化、网络化、虚拟化、可视化、自动化的特征,是一个庞大而综合、复杂而艰巨的系统工程,是对铁路信息化的发展。铁路信息基础结构需要在铁路建设期间就要开始搭建和形成的,因为所有的铁路基础设施信息和数据都在建设期间逐渐积累形成的。如果没有在铁路建设初期重视基础设施的数据和信息的收集、整理和结构化,形成完整的铁路信息基础结构,也就根本谈不上建设数字铁路。3
高速铁路工程建设项目管理信息化的规划设计根据国务院批准的《中长期铁路网规划》,我国将规划建设省会城市及大中城市间的快速客运通道。具体内容包括建设高速铁路1.2万km以上,规划四纵四横铁路快速客运通道以及3个城际快速客运系统,速度目标值达到200
km/h以上。作为我国四纵四横的重要组成部分,高速铁路网的修建,是《中长期铁路网规划》中投资规模大、技术含量高的工程,为保障其顺利建设,尽快形成高效便捷、快速安全的客运通道,加快我国高速客运网建设,本文对高速铁路工程建设信息化进行设计,为我国铁路工程建设信息系统开发建设提供参考。3.1高速铁路工程建设项目管理信息化目标依赖计算机技术的快速发展,高速铁路工程建设信息化的研究,应能充分利用现代高尖端的技术领域来提高高速铁路建设管理的科学性和先进性,并能保证各级工程建设指挥部对工程调度指挥的及时性、科学性、高效性,同时能更加直接有效地监督建设施工现场的生产安全情况,充分保障施工人员的安全,充分调动各级分指挥部的工作积极性。3.2高速铁路工程建设项目管理信息化原则坚持统一领导、统一规划、统一标准、统一资源、统一管理的技术政策。遵循先进、成熟、经济、适用、可靠的技术标准。充分满足我国铁路客运专线工程调度指挥管理体系的要求,并适应未来的发展。充分考虑到与其它相关信息系统建设的统筹协调,实现资源共享。充分吸收集成国内外铁路工程调度指挥管理的技术经验和成果,集成创新与自主创新相结合,自主开发,建设具有自主知识产权的信息系统。采用统筹规划、重点突出、滚动开发,分步实施的策略。3.3高速铁路工程建设信息化的总体框架为保证各级工程建设指挥部对工程调度指挥的及时性、科学性、高效性,高速铁路建设总指挥部根据其管理模式和组织机构,应该成立工程调度指挥中心,建设一套高速铁路建设调度指挥系统。工程调度指挥中心是调度指挥管理系统的核心,在总体架构设计上充分考虑系统技术先进性、未来可扩展性的同时,兼顾技术的成熟性,最大限度的保证系统的安全可靠。其工程调度指挥中心局域网结构如图1。3.4高速铁路工程建设项目管理信息化功能高速铁路建设项目管理信息系统主要面向领导,面向管理决策层,面向工程施工调度人员的用户。通过GIS电子地图为平台,以互联网络为通道,信息管理软件为核心,以视频会议和视频监控系统为辅助,最终把全线所有的施工数据信息进行集成,汇总分析,形成各类施工调度报表;把全线的工程进度通过GIS电子地图形式呈现在在工程调度指挥中心的大屏上。其主要功能结构如图2。3.4.1施工安全监控与监测子系统采用智能视频分析技术实现施工现场的自动化视频监控,可以自动发现、识别和跟踪画面中的人、车辆、指定的物体等目标,自动检测入侵、逗留、遗弃物品、盗窃、计数、违章行驶等异常行为,同时支持视频元数据提取,便于事后快速检索分析,在单一通道上支持多场景自动切换;用录有人员信息的ID卡来实现人员出入管理,无卡通过时自动报警并记录,还支持远距离自动刷卡;集中了勘察、环调、设计、施组等基础资料管理的沉降监测和报警系统实现了监测数据管理、现场巡视、风险排查、风险评估、风险预告、安全预警、报告报送、新闻发布等功能,即时掌握生产进度情况,收集数据。3.4.2建设项目管理信息系统在工程项目建设过程中建立工程网路计划数据库,实现工程建设网路计划的编制、实际工作进度上传、浏览;建立征地拆迁档案库,实现拆迁计划录入、拆迁量入录、完成量入录,形成进度图形报告、定期拆迁报告,通过网络计划图,直观形象化显示;通过数据统计与分析,实现质量、监理、物质、设计、投资控制等方面的管理。3.4.3办公OA系统鉴于办公自动化系统技术的快速发展以及高速铁路建设过程中往来的管理单位多、管理公文多,为提高内部办公管理效率,需要整合办公系统,建立公司内部办公即时通讯沟通平台,实现各级管理单位间的办公信息自动化流转,公司内部所有办公流程的网上审批、签发、电子签,建立企业办公内网门户。

1.1大数据

1.1.1概念大数据是具备海量、高速、多样、可变等特征的多维数据集,为人类认识复杂系统提供了新的思维和手段,为精细化管理和智慧城市建设提供了支撑。吕诺尔夫松等学者通过对179家大型公司进行调研发现,采用“数据驱动型决策”的企业能将其生产力提升5%~6%。大数据处理包括4个主要环节:产生大数据、获取大数据、存储大数据、分析大数据,各环节涉及的主要关键技术见表1[1]。1.1.2数据驱动数据驱动是指工程建设项目中的一切管理活动(质量、进度、成本、安全、环保)都是建立在真实数据的基础上,以真实数据为出发点和驱动力。数据驱动与流程驱动相比,主要具有以下2个特征:流程与模式变化。以往是先设计模式再有数据,现在是先有数据再设计模式,多采用基于业务驱动、关系驱动和数据驱动等多模式的综合性方法。通过利用数据挖掘等方法能大大提升铁路工程项目管理的智能性和主动性。数据来源和形式更加广泛。行业统计数据、企业运营数据和项目全生命周期数据均是制定决策的重要支撑数据来源,其形式也多种多样[2]。1.1.3铁路工程大数据类型和特点铁路工程大数据主要包括试验室、拌和站、隧道围岩、桥梁静载、智能梁场、智能板厂、电子日志、考试培训、人员诚信等数据,数据来源范围广,基本覆盖全路所有在建项目,涵盖各种工况下数据采集,为开展大数据分析积累了必要的数据基础。但是,这些海量数据并未得到有效和充分利用。在铁路工程建设过程中,这些庞大的数据究竟有什么价值,如何对数据进行挖掘、管理、分析并加以利用,并最终实现数据驱动的铁路工程项目项目管理信息化,是当前亟待解决的问题。

1.2项目总控

项目总控(Projectcontrolling)是在项目管理(Projectmanagement)基础上结合企业控制论(Controlling)发展起来的一种运用现代信息技术为大型建设项目业主方的最高决策者提供战略性、宏观性和总体性咨询服务的新型组织模式。项目总控理论于20世纪中期起源于德国,PeterGreiner对这一理论的发展作出了突出贡献。他首次提出项目总控模式,并成功将其应用于德国统一后的全国铁路改造和新建,以及柏林机场、慕尼黑机场、雅加达机场等大型工程中。作为新兴的工程管理模式,项目总控在国内外多个项目进行应用,并取得显著成效[3]。

1.3项目群管理

项目群指经过协调统一管理以便获取单独管理时无法取得的效益和控制的一组相互联系的项目。项目群项目需要共享组织的资源,需要进行项目间的资源调配。项目群管理(Programmanagement)指为了实现组织的战略目标和利益,而对一组项目(项目群)进行的统一协调管理[4]。与项目管理相比,项目群管理是为了实现项目群的战略目标与利益,而对多个项目进行总体控制与协调。Gray从项目集群的目的出发,认为项目群是仅以协调管理或集成战略层面的报告为目的而进行的项目聚合;Ferns指出项目群是对项目以协调的方式进行管理,通过对相关项目的结构和过程进行组织,以获得比单个项目管理更大的整体利益;也有一些学者和组织将项目群的定义与项目组合的定义联系起来,如Archer和Ghasemzadeh提出项目群是通过对项目的组合协调管理、改变组织,以获得战略意义;Thiry等基于战略角度给出定义“项目群是所有变更行动(包括项目和运作活动)有目的的集合,以实现战略或战术的利益”。

2大数据在铁路工程建设项目群管理中的应用

2.1数据记录与核算

管理中存在大量数据记录,如生产产品的数量、品种、职工人数、股数、原料费用等。管理中的数据核算有:合格率、利润率、成本率、工资等;企业是否盈利,盈利多少;企业运营是否健康;资源是否合理、是否利用得有效等。此外,利用利润率、回收期等数据还可对项目优劣进行精确评价。

预测是对未来可能发生的事情进行评估,分为定性预测和定量预测。定性预测是依据过去的经验,对未来加以判断;定量预测是概率论与数理统计在预测中回归分析的数据起到重要作用。在市场化、全球主要环节关键技术产生大数据管理信息系统、传感器、智能仪表等获取大数据基于领域知识的搜索技术、自然语言处理技术等存储大数据NoSQL、分布式数据库等化、信息化不断深入的今天,市场环境不断变化,市场预测的准确性越来越受到重视。