基于主题数据库的科研项目管理系统研究与开发

赵昭

西南交通大学软件学院 重庆 610031

1 引言

随着计算机应用水平的提高和科研管理的规范化和制度化，必然带来科研院所组织结构和管理方式的转变，这对各方面的工作也提出更高的要求。通过信息化手段，全面支持业务结构，加强科研院所的研究能力，提升科研管理和综合业务管理水平和效率的要求已日趋紧迫。

科研项目管理系统服务于科研院所。科研项目管理系统是一个科研院所、高校研究所等内部管理的核心部分，包括项目综合管理、范围管理、质量管理、成本管理、资源管理、时间管理、沟通管理、风险管理和采购管理等多项信息管理职能。通过该科研项目管理系统，能够提高科研管理水平，加强科研课题的规范管理，以及为长期发展战略的制定提供决策支持[1]。

1.1 科研项目管理现状

科研院所的科研项目，由于其项目自身的特点及国有企业传统的管理模式等因素，使得项目的难度增大，管理复杂化，从而反映出计划不严密、计划控制不力、信息不畅等问题。

1）计划不严密。科研项目的计划通常讲“后墙不倒”，从而造成计划与企业技术和能力基础相脱离，计划一拖再拖。其主要原因在于：一是感性决策代替理性决策；二是对计划缺少可行性分析；三是计划缺少严谨性[2]。

2）控制手段乏力。对计划管理一般都没有必要的控制点，没有通过专家评审等手段监控目标、技术、措施及执行情况，以便决定是否继续进行，采取改进和补救措施。对事前控制不重视，缺乏必要的理性分析和研究。事后控制实质上是事后处理。

3）信息传递不畅。由于在信息管理上没有认真地规划和协调，造成信息平台不统一、信息传递环节多以及速度慢等诸多问题，导致信息传递不畅。

4）信息孤岛。目前，多数科研项目管理系统由多个系统组成，各系统彼此独立，形成所谓的信息孤岛。在企业系统视图中，这些应用是独立的、垂直的，很像“烟囱”，故也称烟囱式应用系统[3]。烟囱式应用系统导致如下问题出现：①信息不能共享，由于彼此孤立，所以无法共享信息；②信息冗余，由于无法共享信息，为满足各应用系统的运行，必须在各个系统中重复建立许多基础数据，造成冗余；③数据不一致，由于在多个系统维护同一信息，如人员信息，无法做到“一处输入、多处使用”，必然导致数据的不一致。

1.2 项目管理软件国内外研究现状

综观国内外项目管理软件，总体而言还存在一些问题[4]。1）没有解决进度控制、质量控制、投资控制以及合同管理的信息集成问题。2）缺少自主研发的、与国际惯例接轨的、适合我国国情的工程项目管理信息系统。3）国内大多数工程项目管理信息系统是由单纯软件公司研制和开发的，这些软件公司对大型工程项目的管理没有整体的概念，更提不出一整套的大型工程项目信息管理的模式和解决方案。因此，最好的研究和开发模式是产学研多单位联合完成。4）国内原有相关软件都是针对某一工程项目特定的工作流程定制的，因此数据结构和开发环境等极端地不一致，造成信息和数据交换极不方便，形成非常明显的信息孤岛现象。

2 建设目标、原则及意义

2.1 建设目标

本项目的建设目标：1）以项目管理信息系统为业务主线，以计划为驱动，集成PDM、软件工程化、客户关系管理系统（CRM）、财务、人事、物资、生产管理系统项目相关信息，建设项目综合信息平台；2）按照现代项目管理体系的思想，以流程为核心，打造项目精细化、流程化、可视化、智能化管理信息平台，实现从项目立项、研制、生产、交付到售后服务的全生命周期管理，使项目的各个参与方能够协同配合，以达到提高生产效率和产品质量的目的；3）将质量管理工作落实到每个项目的日常计划中。

2.2 将主题数据库应用到科研项目管理系统的意义

1）主题数据库的基本特征。①面向业务主题（不是面向单证报表）。主题数据库是面向业务主题的数据组织存储，这些主题数据库与企业管理中要解决的主要问题相关联，而不是与通常的计算机应用项目相关联[5]。②信息共享（不是信息私有或部门所有）。主题数据库是对各个应用系统“自建自用”的数据库的彻底否定，强调建立各个应用系统“共建共用”的共享数据库。不同的应用系统的计算机程序调用这些主题数据库。③一次一处输入系统（不是多次多处输入系统）。主题数据库要求调研分析企业各经营管理层次上的数据源，强调数据的就地采集，就地处理、使用和存储，以及必要的传输、汇总和集中存储。同一数据必须一次、一处进入系统，保证其准确性、及时性和完整性，经由网络——计算机——数据库系统，可以多次、多处使用。

2）主题数据库的优点[6]。①数据库的数量很少（仅为应用数据库系统的几百分之一）；②数据库的数量随应用项目的增加而增加的速度缓慢，当应用项目相当多时，其数量不再增加；③数据库结构在应用系统发生变化时不需要修改，仅需修改数据元素库的代码。

由此可见，将主题数据库应用到科研项目管理业务系统中，消除了数据冗余，确保了数据的唯一性，做到了数据的准确、及时、全面，增强平台的可扩展性。在实际应用上，可以极大地提高生产效率和产品质量，同时在一定程度上提升科研管理和综合业务管理水平和效率。

3 系统需求分析

3.1 功能需求

本项目针对某电子研究所为研究对象，对科研项目管理系统的需求进行调研。本项目管理系统的功能需求分为3个层面——所级、项目级和作业级，其中所级包括对全所项目的统一管理功能，项目级是针对特定项目的全生命全要素的管理功能，作业级是针对项目的各个环节提供与特定领域和专业相关的管理功能。本项目的建设范围包括前两个层面，作业级的需求功能由各个作业系统完成。其中所级功能包括门户、个人工作台、立项管理、计划管理、质量管理、经济管理等10个功能模块；项目级功能包括综合管理、计划管理、范围管理、质量管理、采购管理、人员管理等12个功能模块。

3.2 接口需求

1）外部接口需求。根据该研究所企业信息化总体规划和建设目标中以项目管理信息系统为业务主线，以计划为驱动，集成PDM、软件工程化、CRM、财务、人事、物资、生产管理系统项目相关信息，建设项目综合信息平台的要求，项目管理系统将通过企业数据总线，按照企业编码规范，集成各作业层面的业务系统，具体需要集成的业务系统和集成信息包括以下几点。

①CRM系统。输入信息：合同信息、客户信息、开工令。输出信息：针对合同里程碑节点。

②PDM系统。输入信息：产品整件信息、文件信息、基线信息、产品结构BOM。输出信息：任务书、项目团队、项目信息、项目创建请求。

③软件工程化平台。输入信息：软件配置信息、软件文档信息、基线信息、软件变更、发布信息等。输出信息：软件计划、项目团队、项目创建请求、项目信息。

④财务系统。输入信息：经费到款信息、项目经费开支情况。输出信息：项目信息、拨款请求。

⑤人事系统。输入信息：人员信息、部门信息、专家库人员清单。输出信息：人员参与项目情况、项目成果。

⑥物资系统。输入信息：库存信息、采购计划及执行情况、物资齐套信息、入所复检信息。输出信息：计划要求、采购要求。

⑦生产制造系统。输入信息：生产计划及执行情况、产品质量数据包。输出信息：计划要求、生产要求。

2）内部接口需求。项目管理系统主要的内部接口包括项目管理、产品库管理、售后服务管理3个系统之间的数据交换，主要包括3个方面。

①项目管理系统与产品库管理系统：项目创建时，产品库中创建相应的产品信息记录；产品入库时，由项目管理及其他相关业务系统提供产品质量包，导入到产品库中。

②项目管理系统与售后服务管理系统：售后服务项目信息；售后服务系统为项目管理系统提供各种过程信息。

③产品库管理系统与售后服务管理系统：用户信息同步；故障维修信息。

3.3 适应性需求

项目管理系统应具有5个方面的适应能力：组织机构变化的适应能力；人员角色调整的适应能力；管理流程变化的适应能力；业务表单和报表变化的适应能力；资源变化调整的适应能力。

3.4 集成扩展需求

科研项目管理系统基于SOA设计架构，通过ESB中间件和其他业务系统进行集成。

4 系统总体架构

4.1 系统总体架构

根据调研了解的需求和项目实施思路，规划该研究所项目管理信息系统总体架构如图1所示。

系统总体上可以分为所级管理层、项目级管理层、应用层、公共组件层（接口）、数据层5个层面。

1）业务逻辑层。①所级项目管理层。从所级项目管理的层次纵览全所开展的各项目情况。各管理角色根据各自的权限可以看到不同范围和层次的项目信息，通过个人工作台（视图）的形式进行展示。②项目管理层。项目管理层功能落实到具体的项目，把项目管理分解成几个管理要素，如范围、计划、经费、质量、风险、采购、沟通等，分别从这几个方面进行项目信息的展示、业务流程处理。项目管理以项目的进度为主线，以甘特图的形式进行展示，从项目进展路线的各节点引申出其他各管理要素。

2）应用层。应用层提供给系统管理人员、业务管理人员进行系统基础参数设置、流程定制、报表定制、系统监控、权限控制等功能。

3）数据层。数据层把数据分成业务数据和元数据2种类型。业务数据保存项目管理系统产生的业务数据，元数据根据主题数据库的规划保存系统级别的定制信息、参数信息等。

系统技术平台采用J2EE技术规范，基础平台基于B/S架构开发。系统平台一方面作为上述功能模块的基础运行平台，为系统的正常运行提供保障、支持。另一方面，通过强大的系统平台，支持企业业务流程变更、统计报表变更的快速二次开发，以满足企业将来业务变更的需求。

4.2 系统技术框架

项目管理系统是符合J2EE规范的应用系统，采用三层软件结构。数据库层采用Oracle数据库服务器，提供业界公认最稳定、快速、健壮的DBMS。中间层采用Spring＋Hibernet的结构。Hibernet框架提供O/R服务，通过把数据映射成对象，提供数据访问的面向对象编程机制，充分体现面向对象编程的优势。使用Hibernet框架作为数据持久层，实现数据域和底层数据库解耦，提供高速数据缓冲、数据库连接池服务[7]。Spring框架提供先进的IOC（控制反转）和AOP（面向界面）编程机制，通过对象生成的可配置，最大限度地符合系统实现的开—闭原则（对扩展开放、对修改关闭）；在框架内部实现轻量级的容器管理事务控制、消息服务、安全服务[8]。表现层采用ExtJs技术，利用ExtJs提供的页面组件，为用户提供友好的操作界面。

4.3 系统技术特点

1）可扩充的体系结构。项目管理系统采用符合J2EE规范系统进行架构，采用Spring来源框架作为业务逻辑组件的运行环境。充分利用IOC和AOP技术，进行逻辑组件的解耦、动态加载和灵活调度。通过接口和实现的分离，业务逻辑程序和公共处理程序的切面化处理实现系统的高可扩展性。

2）友好的操作界面。项目管理系统的视图层采用ExtJs开源框架进行构建，通过框架提供的可视页面组件，规范表单、菜单、表格、导航、信息提示等界面元素的显示风格，为使用者提供统一的操作模式。

在操作布局上，尽量采用图形、图表的表达方式，特别在项目计划展示上采用Project的操作方式，以甘特图进行展现，照顾大家的操作习惯。

3）和业务系统的无缝集成。项目管理系统采用SOA架构进行设计，通过ESB发布业务逻辑WebService，实现和其他业务系统的集成。

4）丰富的用户定制功能。项目管理系统把应用支撑功能作为单独的一个层进行设计，为系统管理人员、业务管理人员提供定制工具。用户可以自行完成业务处理流程定制、报表定制等功能。

[1]耿丹.高校科研项目管理中存在的问题与对策[J.鞍山师范学院学报,2008,10(5):105-108

[2]李金海.基于项目进度规划方法的集成化研究[J].项目管理技术,2007(5)

[3]李新荣,吴艳萍.项目延期:高校科研管理急需解决的问题[J].江苏高教,2006(1):66-68

[4]上海普迪建设工程管理有限公司.国内外特大型工程项目管理信息系统发展现状和趋势[EB/OL].http://www.shpd.com.cn/n39c7.aspx.2005

[5]曹林贵.建立主题数据库的意义和方法[J].办公自动化,1997(3)

[6]王思昌,冀亚林.信息工程中主题数据库的规划与设计[J].价值工程,2005(9)

[7]Elliott J, Fowler R.精通Hibernate[M].刘平利,译.北京:机械工业出版社,2009

[8]IBM.Spring框架简介[M].2005