綜合智慧能源管理系統架構設計與開發

邵湘萍,鄒玉華,彭嘉祥,楊慧君,余同啟

(1.五凌電力有限公司,湖南 長沙 410004; 2.國能陳家港發電有限公司,江蘇 鹽城 224624; 3.湖北國網華中科技開發有限責任公司,湖北 武漢 430000)

近年來,隨著我國能源基礎設施水平的快速發展,企業對信息化的支撐、數據與信息的交互程度、分析的實時性和準確性提出了更高的要求。作為傳統信息的載體,紙張的使用速度逐年遞增,與之相關的還有環境污染,資源過度消耗問題[1-2]。20世紀80年代,微電子技術帶來的新科技革命使傳統生產流程中圖紙的手工設計轉變成計算機輔助設計(Computer Aided Design,CAD),減少了紙張的消耗,也使信息的傳遞變得更為便捷,提高工作效率。為了滿足能源和社會需求的矛盾,開發取代傳統業務流程的信息化管理系統的需求迫在眉睫[3]。本文根據綜合智慧能源項目的管理需求和安全要求,提出了項目文件管理的信息化解決方案。

綜合智慧能源是能源革命的一種實現形式,其針對區域內的能源用戶,改變原有的不同能源品種和不同供應環節單獨規劃、單獨設計、單獨運行的傳統模式,以綠色清潔電能為核心,提供電、熱、冷、氣、水、氫等能源一體化的解決方案。通過中央智能控制服務平臺,實現橫向能源多品種之間、縱向“源—網—荷—儲—用”能源供應環節之間的協同和互動[4-5]。

綜合智慧能源項目是各種業務類型在不同應用場景下的按需組合,以滿足用戶多元化的用能需求。通過對不同業務類型和場景的研究,實現對綜合智慧能源公司綜合管理、生產運營和研發過程中產生的文字材料、運營數據等資料規范化分類和歸檔[6-7]。目前,實際建設過程的項目文件管理還存在著管理體制不健全、責任落實不到位、管理經費不足、保存條件簡陋、工作流程不規范、管理人員業務水平低等普遍性問題[8-9]。此外,在施工過程中很少注意項目文件的收集,將導致后期工作繁重。在傳統模式下,工程項目管理的控制難度大,而項目文件的管控是整個項目執行過程中一個必不可少的環節,檔案管理必然要求有新的創新。

本文基于工程項目管理理論,提出了一種科學實用的綜合智慧能源項目文件管理系統,對項目管理起到積極作用。該系統擬加強綜合智慧能源項目的整個生命周期過程中的文件管控[10],以確保文件的完整性和規范性。本文分析了綜合智慧能源工程建設過程中各項業務流程的文件保存需求,并以光伏發電項目建設為例說明綜合智慧能源工程項目建設中文件管理的工作流程和必要性;介紹了綜合智慧能源管理系統的軟件架構,各個功能系統子模塊功能以及系統數據庫的設計;并對整個綜合智慧能源項目文件管理系統進行了功能總結和評價。

1 需求分析

1.1 綜合智慧能源項目文件管理分析

本部分將分別從綜合智慧能源工程項目的前期和中后期分析文件管理的需求。

在項目執行前的階段,需要處理和保存大量文件,而且這些文件在工程中通常非常重要,包括從項目初始階段開始需要留存的各種測試數據、圖紙,內容有文字、表格、圖片、音頻、視頻等多種形式。項目文件不僅是工作成果的重要記錄,也是實施和項目驗收的重要依據。項目施工初始階段需要收集的文件見表1。

在項目執行的中后期,也需要根據不同文件的特點和作用,結合初始階段的工作流程,明確文件收集范圍,保存各類文件。下面列舉了在項目中后期需要處理和存檔的常見文件類別:①項目相關文件。項目期間產生的相關文件,如設計圖紙、合同和財務報告。②項目規則。關于如何存儲、分類和管理文件的指導原則,以及不同檔案管理者的責任。③文件檢索方法。根據需要訪問和檢索文件的程序。

鑒于項目文件收集成果數量多、內容專業、時效性強、形式多樣等特點,文件管理人員應在初始階段及時收集從各環節形成的各類文件,根據文件的真實性、準確性、完整性和系統性原則,這些文件應按類別和形成登記、歸檔和保存時間進行分類,以確保文件具有清晰的目錄和層次結構、格式標準、內容完整。本文提出以“一個中心,垂直集成”為中心思想的綜合智慧能源項目管理框架?！耙粋€中心”是指基于WBS的漸進式工作流程圖系統?！按怪奔伞笔侵赋跏茧A段4個子階段(決策、施工準備、勘察和設計、項目審批)的項目文件管理工作流程。此外,該系統還通過協調各項目部門的橫向集成輔助實現施工項目文件的集成管理[11-13],如圖1所示。

1.2 綜合智慧能源文件管理系統的應用

廣義綜合智慧能源項目是一個以通信技術為支撐的集發電、傳輸和分配、轉換、存儲、消費于一體,綜合能源發電、傳輸和消費的系統。綜合智慧能源管理系統終端如圖2所示。

圖1 綜合智慧能源項目文件管理系統框架Fig.1 Comprehensive smart energy project document management system framework

圖2 綜合智慧能源項目系統終端Fig.2 Comprehensive smart energy project system terminal

綜合智慧能源文件管理系統通過研究不同業務類型和場景的需求了解用戶對能源的具體需求,并結合公司的實際情況來制定相應的組合方案,下面以光伏發電工程項目為例說明系統在整個工程中的應用。

綜合智慧能源項目包括能源生產工程、能源運輸工程、負荷管理工程、儲能建設工程這幾個關鍵環節。與項目相關的文件包括:①光伏電站的土建設計圖紙、電氣設計圖紙和結構設計圖紙;②合同文件,包括設備采購合同和施工合同;③財務報告,包括項目投資計劃、投資收益分析報告等。對上述文件的歸檔使用文件存儲的方式,如將電子文件加密后存儲在本地硬盤、磁帶、光盤驅動器或云服務商,紙質文件存放在檔案室。文件可按照項目階段分類或按照文件類型分類,同時分配好每一位檔案管理員的責任,例如項目經理負責維護文件的準確和完整性,檔案管理員負責存儲文件。文件的檢索使用文件名稱、項目階段、文件類型等關鍵字建立數據庫索引。文件的備份遵循“3—2—1 原則”,即相同的數據有3個副本,存儲在2種不同媒介上,有1份需要在異地保存,做好地震、火災等災害的預防工作。

綜上所述,利用文件管理系統,對生產運營、研發過程中產生的文字材料、運營數據等資料進行規范化分類歸檔,方便日后需要時快速找到相關資料。通過組合不同的能源項目,從多個方面滿足用戶的用能需求,提高能源的利用效率,同時也提高了管理者的水平。

2 系統組成

傳統文件管理流程中,各部門相互獨立,因此數據在線共享是一個問題。根據上述改進的管理策略,開發基于多平臺融合數據的綜合智慧能源項目文件管理系統[14-15]。軟件的主要功能子模塊如圖3所示。

圖3 綜合智慧能源項目文件管理系統子模塊Fig.3 Comprehensive smart energy project document management system submodule

E-R圖(Entity-Relationship diagram)是數據庫系統設計不可或缺的一個環節。E-R圖描述了數據庫中的實體、屬性和關系,它們共同構成了數據庫的邏輯結構。在整個綜合智慧能源項目文件管理系統設計中,E-R圖可以作為系統的需求分析和數據建模的輸入,并為后續的數據庫設計、編程和實現提供了基礎[16]。通過對E-R圖的分析,開發人員可以更好地確定數據庫的數據結構,并在此基礎上設計數據庫模型。本綜合智慧能源項目文件管理系統的數據庫設計E-R圖如圖4所示。

2.1 系統登錄和基本信息管理

該模塊的主要功能是設置登錄權限,方便各級管理人員使用。一般用戶只能使用系統。但管理員除了使用系統外,還可以添加用戶、更新系統文件模板等。在綜合智慧能源工程項目中,項目管理縱向流程是項目實施過程中不可缺少的一部分。它主要包括項目前期規劃、項目開發、項目施工和項目竣工驗收4個階段。①項目前期規劃階段包括對項目的詳細規劃和預算,包括預算的確定、風險評估和合同的簽訂;②項目開發階段包括項目的設計、招標等活動,這些活動是確保項目成功實施的關鍵因素;③項目施工階段是實際建設階段,包括施工圖的制定、生產的準備、安裝的開始和設備的安裝;④項目竣工驗收階段是確保項目質量和完成度的重要階段,包括竣工驗收、設備的調試和最終交付。通過項目管理縱向流程的不斷實施,可以確保項目的順利實施和高質量完成,體現了圖1中的縱向流程。

圖4 數據庫實體—聯系Fig.4 Database entity-contact diagram

綜合智慧能源工程項目管理涉及多個部門,包括工程設計、采購、生產、安裝和調試。這些部門必須密切合作和協調配合,以確保項目的進展和質量。工程設計部門需要確保設計方案符合相關標準和規范,采購部門需要保證材料和設備的及時到貨,生產部門需要確保設備的生產質量,安裝和調試部門需要確保工程的高質量安裝和調試。這些部門之間的合作和協調配合是實現項目目標的關鍵因素,同時也是保證項目的順利實施的重要前提,體現了圖1中的“橫向部門”。

項目基本信息導入系統后,將生成標簽作為后續統計分析和評估的重要標準。里程碑計劃信息導入系統后,將作為實施進度的判斷基準,基于里程碑計劃生成的條形圖可以直觀地顯示項目進度。

2.2 項目數據導入和進度管理

本模塊主要管理每個項目的實施進度。首先,使用光學字符識別(Optical Character Recognition,OCR)技術識別圖片中的文本,或直接讀取文件中的項目進度數據,根據設置的規則進行預處理并導入系統。

數據導入后,每個項目都會自動生成項目執行進度、預算使用情況、計劃預期進度和項目實際進度,然后通過比較,生成報表。同時,系統自動判斷應完成的節點,在每一個統計周期結束時根據實際完成節點、異常節點來判斷應該在下一統計周期中完成的節點。

2.3 項目統計分析和報表管理

本模塊主要管理項目的經費或項目完成目標。前一小節介紹的項目進度管理系統的統計維度可以根據實際需要進行選擇,具體目標包括決策、施工準備、勘察和設計、項目審批4個子階段,以及分析項目里程碑節點的完成率和及時性。最后,根據系統設置的所需統計需求和通知模板,通過計劃任務自動生成關于實施進度和里程碑節點的月度報告以及預警信息,用戶和管理員可以在系統中下載報告,同時預警信息通過郵件服務器或消息推送服務器及時通知給相應的用戶,使項目管理流程實現自動化。

2.4 項目總體評估和分析管理

本模塊通過分析不同設備的投資、材料和服務的采購和實施、預算偏差分析和里程碑實施,實現項目成本控制、項目計劃的合理編排以及項目典型問題的解決。

2.5 項目幫助和查詢管理

本模塊主要提供項目進度定義、計算公式、系統操作說明以及數據的查詢。為了對系統的組織結構和功能進行分析,本系統使用業務流程來實現這一目的。以一個實際的項目的業務流程為例,將涉及到的流程串聯起來進行分析。業務流程圖是用一系列規定的符號及箭頭方向將某個具體業務連接起來的處理過程。業務流程分析可以清晰地了解該業務的處理過程、查看錯誤的流程,修改或取消不合理的部分,優化業務處理流程。文件管理系統的業務流程如圖5所示。

圖5 業務流程Fig.5 Business flow

3 結論

在綜合智慧能源項目的初始階段,需要處理大量的文件,這些文件在施工、質量評估、驗收管理和后續維護中發揮相當重要的作用,是以實際能源項目管理流程為依據設計開發的。

(1)通過工作分解結構分析,本文提出的文件管理系統將文件收集和工作流相結合,將所有相關文件按照工作流分組。

(2)使用該系統可以融合多個平臺的數據,通過與里程碑計劃比較,實現項目進度的偏差分析,并自動報告施工進度。

(3)對預算執行和計劃節點預警,實現了對生產項目過程的精確管理和控制,指導項目管理和投資規劃。

(4)本系統的開發推動了綜合智慧能源企業無紙化辦公的進程,幫助企業節約生產成本,降低了資源浪費,增加企業收益,具有較好的社會意義。