第十八篇 浅谈三峡工程生产经营管理信息系统的开发与应用

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摘要：三峡工程生产管理信息系统是由葛洲坝集团三峡指挥部为适应三峡工程建设而开发的综合性管理信息平台。该系统将it技术充分应用到三峡工程生产经营管理各环节中，创造性地提高三峡指挥部在水电施工领域的现代化管理水平，有力地推动了三峡工程建设的顺利进行，企业创效赢利能力也显著增强。

一、立项背景

三峡工程是当今世界上最大的在建水利枢纽工程，中国葛洲坝集团三峡工程施工指挥部承担了三峡工程近70%的项目施工任务，土建合同累计300余项、总金额135多亿元。三峡二期工程顺利实现“蓄水、通航、发电”三大目标后，同时三期工程建设全面展开。工程建设业主三峡总公司明确提出：三峡三期工程要在一、二期建设成果的基础上，全面争创一流。这是对各参建单位提出的新的更高标准的要求。如何迎接新的挑战，续写建设三峡工程的辉煌新篇章，指挥部面临着全新而严峻的挑战。

葛洲坝集团三峡指挥部作为施工主力军，充分认识到建设好一流的工程必须要有一流的项目管理。三峡指挥部着眼于全面提升项目管理水平，就如何提高三期项目管理效率、提高创效赢利能力进行了充分深入的调研。水电工程施工项目具有工程量大、工期长、强度高、工序复杂以及项目建设一次性等特点，施工过程中需要各方面的专业人员共同配合，在大量分工协作的过程中产生大量的包括质量、安全、进度、成本等纷繁复杂的数据信息，只有充分有效地收集、筛选、整理信息，才能及时准确地反映出工程施工现状，找出问题和不足，有针对性地提出改进措施。因此，提升项目管理水平的关键突破点就在于如何加强信息管理，为决策提供可靠的依据。

经深入调研，发现传统的项目信息管理中主要存在以下不足：各级职能部门在数据的统计整理时缺乏统一规划，生产数据在部门间重复统计、重复录入的问题较为严重；生产数据在同一部门内部可以较好的共享，但部门间数据的交换大部分仍依赖报表方式，工作效率低；原始生产数据采集责任体系不明确，各部门只收集与本部门相关的数据，容易造成数据采集不完整及数据间不吻合的现象；数据收集与分析大部分任由手工完成，不能做到实时信息汇总。同时，现场施工数据不能及时反馈给技术部门制定相应的施工方案，未建立起快速的计划－实施－控制调整的信息反馈回路，计划相对现场变化情况反映不及时。

在三峡总公司的大力支持下，三峡指挥部经过审慎决策，自主开发成功了三期工程施工管理信息系统。该系统以三峡三期工程项目管理为依托，以国际上较为通用的pmpok项目管理框架为基础，利用成熟可靠的计算机系统和现场视频监控系统，将工程设计资料、水工施工规范和施工组织设计等与管理信息系统紧密结合，优化、规范了三期工程施工管理工作。有助于引领国内水电工程施工的最新管理技术和管理模式，占领水电工程施工管理的制高水平，使我们的管理工作与国际接轨，跟上国际最新管理模式，顺应信息技术管理的时代发展趋势。

二、项目原理与特点

该系统采用客户/应用程序服务器/数据库服务器（b/s/s）结构，以项目要素为基础，以工程项目进度控制为主线，根据三峡指挥部的工作流程，建立了合同管理、wbs体系、计划进度管理、现场管理、物资管理、设备管理、质量管理和系统管理八大模块，并根据工程业主批准的工程计划，通过实时跟踪、比较分析、动态调整和配置人力、物资、设备和信息等各种资源，实现了对工程施工的动态监控，最大限度减少了指挥部所属各施工单位、各职能部门之间的重复工作，减轻了管理人员各类计算、分析、查阅和绘图等工作量，为合理调配资源和决策计划提供了强有力的依据与支持。

主要特点如下：

1、实现了各部门间最大程度的共享及利用，降低数据统计的劳动强度，提高生产数据的准确性、及时性及完整性。

2、维护保持完整准确的合同工作量，实现工程量在施工过程中的有序转变：合同量-设计量-计划量-现场完成量-签证量-结算量。

3、实现指挥部内部物资数据的全面管理，实现物资在计划-调拨-消耗过程的跟踪，实现工程进度计划到主材物资采购计划的自动转换。

4、利用大坝砼浇筑过程仿真软件，为坝体浇筑计划及浇筑方案优化提供量化的决策依据，自动生成各级坝体浇筑计划，并可根据现场的实际完成情况迅速调整后期计划。

三峡三期工程施工管理信息系统根据工程的特性与实际需要，有效地利用整合信息技术、仿真技术及计算机图形处理技术，能够从施工方案的制定开始，就对施工计划制定、现场实施、实施结果进行系统的管理及监督，确保各类施工信息的准确性、及时性和统一性，快速科学地对施工信息进行统计、实时查询、分析和传递，以达到全面控制施工进度、质量，实现科学化、现代化管理目的。

三、项目内容

三峡三期工程施工管理信息系统主要包括三方面的工作内容：建立施工管理mis系统，建立大坝浇筑过程仿真系统，建立坝体三维模型以及所对应的工程量数据库。

1、施工管理mis系统

以国际项目管理协会所提倡的pmbok项目管理框架为基础，针对三峡三期工程的施工内容，开发以工程量管理为主线的信息管理系统。信息管理系统的主要框架如下：

系统跟踪施工任务从“合同工程量→设计工程量→计划量→现场完成量→监理签证量→合同结算量”的转变过程，统计转变过程中与工程量相关的各类属性，包括：施工单位、任务时间信息、任务结算信息等。除工程量管理主线外，系统还包括了对物资的采购及消耗管理、设备运行情况统计管理等功能。

系统按照功能划分为：合同管理、wbs体系管理、计划进度管理、现场管理、设备管理、质量管理、物资管理、系统管理，八个模块。每个模块实现的具体功能如下：

模块名功能实现

合同管理合同登录：录入合同概要信息，形成合同台帐

报价系统：保存人、材、设备基本价格表，合同报价单及单价构成表

变更管理：保存变更记录，更新变更所影响的合同项

结算管理：根据签证工作量，得出当期对上对下结算工作量及结算金额

wbs体系管理wbs体系：按照合同大类、单位工程、分部工程、分项工程、单元工程、实物工程量、工序等级别建立wbs体系

设计工程量库：按照wbs结构，管理单元工程下的各种设计工程量

计划管理建立各级计划：利用大坝砼浇筑过程仿真结果，自动形成大坝的年、半年、月砼浇筑计划。提供月、周等计划的调整录入界面，并在数据库中存储各级计划数据，方便下一级计划调用。

现场管理与进度管理1．现场管理模块可实时记录现场施工情况，记录仓号相关所有信息，记录施工调度信息，生成班报表、日施工动态表、日产柱状图与日产均线图、砼浇注考核基本情况表等。

2．统计已完成的工程量，完成坝体形象图，形象表；比较实际进度与计划进度，生成周、月、年计划形象与实际形象对比情况表，砼月强度柱状图（包括计划强度与实际强度）等生产用文件。

3．生成大坝浇筑形象动态三维模型图，及二维形象图。

设备管理录入设备名称、计划检修、实际检修、故障开始时间、故障处理时间、故障内容、日班产强度等信息，统计设备周、月、年生产强度。可标出同类设备中的最高纪录。

质量管理原材料检测结果及各种报表

物资管理采购管理：统购自购材料计划生成；材料采购汇总，材料入库管理

库存管理：库存台帐、清点、价格维护等

出库管理：材料的领用消耗、统购材料核销等

系统管理数据字典管理：录入管理系统所共用的信息

系统管理：系统管理模块的功能负责系统的安全管理，增加、修改、删除帐号。系统实行分级授权机制。通过用户帐号和密码限制登录访问系统的人员和权限。

2、大坝浇筑仿真系统

三峡大坝施工是一个复杂的系统工程。影响工程施工的因素众多，且许多因素在设计阶段难于精确预测，因此，即使一个非常优秀的施工组织设计，也难于与实际施工完全符合，不可避免地会产生误差。这就要求工程管理人员能够不断根据现场实际情况，及时对施工方案及施工进度进行快速、准确地调整，制定出既符合现实情况又满足总体要求的施工方案和进度计划，按照最优的方案组织施工。

为此，根据工程原始数据、砼浇筑基本施工流程，建立砼浇筑、设备运转、气候影响、排仓优先次序、人为影响因素在内的计算机仿真模型。首先是建立坝体三维模型：根据现有施工图纸，分坝段、坝块建立坝体三维体模型。建立每个坝块内所包含砼分区的三维体模型。其次是建立坝体块模型：在坝体三维体模型的基础上，用砼分区体模型作为限制条件，建立坝体块模型。计算不同性状砼方量。第三是完成三维数据库：按高程，生成各坝块每十公分切片中所含有的各种砼方量。完成与mis系统及仿真系统的数据传递。

建立三峡工程三期大坝浇筑仿真系统的主要目标就是为在工程实施过程中，进行实时控制和动态管理，及时指导和决策，保证工程近期目标和长远目标有效结合，以现有的条件为基础，按对工程总体最优的施工方案施工。仿真系统将影响大坝浇筑的众多因素作为模拟限制条件，对混凝土浇筑过程进行计算机模拟，全面系统的反映各种因素对大坝混凝土浇筑的影响程度，每一种限制条件的改变都将得到一个定量的结果，为各种施工措施的合理选择和施工方案的确定提供了依据。同时，系统通过分析各坝段的上升次序，自动提供每一种施工方案所对应的跟仓计划及各级施工进度计划。

仿真系统具体实现功能如下：

（1）参数设置

数据来源：雨季统计表、手段分配表、能力及投产时间表、约束高程表、特殊间歇表、开工日期表、控制性进度表。

功能说明：根据实际需要用户可以修改各种限制条件。

（2）三维查询

输出的内容:按照用户的要求显示的三期大坝的三维图形

数据来源：大坝的结构参数

功能说明：从物理的角度查看三期大坝的面貌

（3）年计划

输出内容：大坝混凝土浇筑年计划

数据来源：用户确定年计划的实际；根据各种限制条件自动生成当年的混凝土浇筑计划

功能说明：根据各种参数生成年计划

（4）月计划

输出内容:大坝混凝土浇筑月计划

数据来源：用户确定月计划的时间；根据本年度的计划和以完成的工作量来生成本月的混凝土浇注计划

功能说明：生成月计划

（5）周计划

输出内容:生成周计划

数据来源：用户确定周计划的时间；根据本月的计划和已完成的工作量来生成本周计划

功能说明：生成周计划

（6）多方案比较

输出内容:大坝施工多方案比较图

数据来源：多种年计划

功能说明：对年计划的多方案比较

（7）立视图

输出内容:大坝混凝土施工立视图

数据来源：已浇混凝土块

功能说明：生成大坝的立视图

（8）逐月浇注强度图

输出内容:三峡大坝混凝土施工逐月浇筑强度图

数据来源：已浇混凝土块

功能说明：根据施工完成逐月浇筑强度图

（9）三维显示

数据来源：仿真计算结果及现场浇筑信息

功能说明：立体、动态地显示大坝浇筑过程、实时显示现场收仓状况

3、三维工程数据库

三维工程数据库在土建行业是一个新概念，它的意义在于以三维的形式描述所要完成的建筑的所有构造，并针对建筑物内每一元素建立数据库，保存与之相关的几何属性、材料属性、时间属性、质量属性等。通过数据库管理，实现设计、施工及运行期间数据的完整性、一致性。

三期工程施工管理信息系统中，引入了部分三维工程数据库的概念。它所包括的工作内容如下：

建立包括坝体主要结构（廊道等）与混凝土分区在内的各坝段（右厂排到20－2坝段）三维模型；

建立各坝段三维模型所对应的块模型；

建立砼工程量数据库保存各坝段每十公分厚所含各种砼的设计方量；

建立保存以高程为索引条件的其他工程量（金结、机电等）设计量的数据库并提供录入界面，待施工详图出来后，再输入对应数值。

四、项目创新点

该项目创新主要表现在以下几个方面。

1、施工管理网络化。将管理系统涵盖到了指挥部各级单位、各级部门，以及施工现场，管理工作在网络版的管理系统中进行。

2、信息数据即时化。通过现场指挥中心每天24小时即时输入现场施工数据，实现施工现场数据与管理系统数据库数据即时互动。

3、信息利用最大化。工程设计资料和已输入系统的每一条信息数据均在整个指挥部共享，并能够自动生成管理人员需要查询的各种报表。

4、重复工作最小化。将以往各级单位、部门重复进行的管理工作进行合理分工，最大限度减小指挥部、项目部之间以及两级管理部门之间每天发生的大量重复工作量。

5、物资管理动态化。通过网络系统，将分散各地的各施工单位物资仓库集中管理，即时掌握物资库存动态，自动汇总物资调拨结算情况，随时生成各类物资动态报表。

6、管理工作自动化。根据合同控制工期，系统自动编排施工计划和物资计划，自动计算出计划工程量和计划产值，自动生成现场签证单和现场实际签证结算报表，且可自动生成实际的或计划的大坝形象图。

该项目与当前国内外同类研究、同类技术的综合比较，具有以下优势：

一是“三峡三期工程施工管理信息系统”集项目管理、信息技术、仿真技术、三维数据库技术于一体，是一项技术含量很高的科技产品，目前在国内工程行业中还未有先例。它的先进性不仅表现在利用不同的技术解决管理中相应的问题，而且体现在数据在三种技术下的相互调用和融合。

二是对三种独立的技术来说，国内目前各类施工管理信息系统或项目管理信息系统较多，但除三峡总公司与加拿大公司合作开发的tgpms外，其他管理系统只针对项目管理中某一领域开发，如物流管理、计划管理、现场管理、合同管理等，忽视了从项目管理整体框架下的各种管理职能间的相互联系及数据的整合处理，缺少完整的理论作为指导。尽管指挥部三期工程施工管理信息系统也没有全部涵盖项目管理的九大领域，但它的设计考虑到后期的功能扩展，可以保证数据在各功能模块间传递时的一致性及连续性。

三是仿真技术在施工管理中的应用在国际上也是一项先进技术，尽管在发达国家的工程界已有相当程度的应用，但仍处于推广的过程中。中国工程界对仿真技术接受程度处于试验状态中，除天津大学、cd勘测设计院利用大坝浇筑仿真系统在工程设计时进行工期安排计算外，在施工管理中的应用还没有较为成功的案例。原因在于仿真的结果只能揭示生产中较有规律的行为，现场施工情况变化较多，如不能根据现场实际情况不断调整仿真的起始条件，重新计算新的仿真结果，仿真结果很快会因为与现场情况差别较大而失去对生产的指导意义。三期管理系统实现mis与仿真间数据交换就是为了能及时调整仿真结果，并利用仿真结果直接对施工进行指导。

四是三维工程数据库在国内施工中的应用实例很少。国际上，较为重要的大型工程在设计结束之后，施工开始之前，都有建立三维工程数据库，跟踪施工完成情况并为施工提供依据的记录。三峡指挥部借鉴国外先进经验，在三峡三期工程建设中开发这一先进的信息管理系统，并成功应用，对国内水电工程施工具有较强的借鉴意义。

五．应用效果

三峡三期工程施工管理信息系统自投入运行以来，在提高施工管理水平，促进施工管理的规范化、科学化方面发挥了很好的作用。系统通过固化管理思想及成熟的业务流程，保障了各项管理制度及业务规范的落实，促进了管理的规范化、程序化进程。通过各类信息数据的集中采集、保存、处理、共享，提高了工作效率，改善了内部沟通。通过运用“计划－实施－跟踪控制”的管理机理，实现了企业内部各级的工作单分配、进度跟踪、进度预警、成本核算、质量评定、绩效考核等功能，为科学管理提供丰富的量化依据。系统应用实现了对工程项目的全面管理，特别是在现场施工管理、计划管理和进度管理等方面，提高了施工生产统筹安排、科学管理的能力，为加快三期工程施工进度提供了重要保证。在合同管理、物资管理和设备管理等方面，三期施工管理信息系统也发挥了巨大的作用，通过大量的数据对合同工料机成本分析、物资材料应耗量分析、合同执行情况及变更结算情况的综合分析，及时查找到成本控制的关键环节，指导制订成本控制措施，取得了良好的经济效益。在质量管理方面，全程跟踪合同范围内单元工程及各项工序的质量验收结果、质量责任人信息，使施工质量过程切实受控。

三期施工管理信息的成功运用，为三峡指挥部赢得了显著的社会效益和经济效益。由指挥部承担的三期厂坝厂房主体工程，进度计划编排科学合理，资源配置充分有效，施工过程做到了有条不紊、均衡生产，保证了总体形象进度满足业主提出的三期工程提前一年发电的总体形象要求，所承担的三峡左岸大坝提前10个月浇筑到顶，被誉为“天下第一爆”的三期rcc围堰爆破拆除一爆成功。质量方面更是创造了“五大亮点”：一是所浇筑的280多万方三期砼没有出现一条裂缝，创造了国际罕见、国内没有的奇迹；二是厂房上、下游墙创“镜面工程”获得成功，墙面光洁如镜，达到免装修水平，业主、监理领导评价其为“艺术品”；三是地下电站开挖成型堪称优良，连线整齐，半孔率达95%以上，国务院质量专家组组长潘家铮院士认为“是一个少见的精品工程，值得大书特书”；四是压力钢管凑合节整体吊装成功，填补了三峡乃至国内压力钢管凑合节整体吊装的空白；五是左岸大坝闸门成功挡水，堪称滴水不漏。同时安全形势显著改善，现场文明施工水平与一、二期工程相比迈上了新台阶。质量专家组组长、两院院士潘家铮在考察了指挥部承担的施工部位后，对指挥部三期现场管理给予了高度评价，他说：“只要我们继续坚持和不断改进，三峡的科学管理不仅可以作为国内样板，也可以成为世界的楷模”。

三峡三期施工管理信息系统是国内水电工程施工与先进的计算机信息处理技术、视频实时监控技术全面结合的成功尝试，达到国内领先水平，不仅提高了三峡施工管理水平，促进了建设国际一流三峡工程目标的实现，同时也为国内水电工程建设提供了一个成功范例，具有很好的推广价值。由成功应用三期施工管理信息系统带来的直接经济效益约5600万元。