铁路建设内容管理系统关键技术研究与应用论文

 

SCI论文（www.lunwensci.com）：
 

　　摘   要：  目前铁路建设项目非结构化数据分散地存储在各业务系统中, 尚未实现铁路建设信息共享与协作。铁路建设内 容管理系统以电子文档全过程、标准化管理为指导思想,从配置管理和文档创建、流转、归档、利用等方面设计其核心功能应 用。通过基于标准结构的项目资料库目录自动生成和基于元数据模型的文件夹 / 文件多维度管理等关键技术应用实现铁路建设 项目信息共享与交互,以及铁路建设项目的信息化、标准化管理。

　　关键词：铁路建设 ；内容管理 ；电子文档 ；标准结构 ；元数据模型
 

Research and Application of Key Technologies of Railway Construction Content Management System

LV Xiangru1, NIU Hongrui2, LU Wenlong2
(1. Beijing Jingwei Information Technology Co., Ltd., Beijing 100081;
2. Institute of Computing Technologies, China Academy of Railway Sciences Corporation Limited, Beijing 100081)

　　【Abstract】：At present, unstructured data of railway construction projects are separately stored in various business systems, and the sharing and collaboration of railway construction information have not yet been realized. The railway construction content management system takes the whole process of electronic documents and standardized management as the guiding ideology, and designs its core functions and applications from the aspects of configuration management and document creation, workflow, archiving, and utilization. The applications of key technologies such as the automatic generation of project database directories based on the standard structure and the multi-dimensional management of folders / files based on the metadata model, realize the information sharing and interaction of railway construction projects, and the informationalized and standardized management of railway construction project.

　　【Key words】：railway construction;content management;electronic document;standardized structure;metadata model

　　0　引言

　　内容管理以非结构化数据为主,包括文本、图片、设计模型、图纸、各类表单、报表、公文、视频、音频等,非结构化数据约占企业总数据量的80%,电子文档管理是内容管理的重要组成部分[1]。国家档案局、国家发展和改革委员会早在2016年便根据《中华人民共和国档案法》发布了《建设项目电子文件归档和电子档案管理暂行办法》,用以规范建设项目电子文件归档和电子档案管理,维护电子文件和电子档案的真实、完整、可用和安全,提供管理效率、促进信息共享。此外铁路行业还发布了《铁路建设项目资料管理规程》、《竣工文档管理办法》等文件用以规范铁路建设项目立项、审批、招投标、勘察设计、施工、监理、竣工验收等全生命周期内建设文档的形成、收集、整理、组卷、验收、归档和移交等管理。

　　目前铁路建设领域建设项目文档管理日趋完善,但还缺少建设项目电子文档管理规范和统一内容管理系统,尚未达到标准化管理以及内容协作。部分铁路设计单位使用ProjectWise(PW)产品作为其协同工作平台。PW的用户包括建设单位、设计单位、施工单位、监理单位和供应商等,为工程项目内容管理提供了集成的协同环境,可以精确地管理各种设计文件内容,并通过良好的访问机制,实现项目各参与方基于统一平台的协同办公。然而PW主要应用在设计阶段,铁路建设项目施工过程资料仍旧分散地存储在各个业务系统中,例如拌合站、试验室、电子施工日志、检验批、监理管理系统等。铁路建设领域尚未建立统一内容管理系统进行管理。

　　1　现状分析

　　自2014年铁路工程管理平台在全路推广以来,逐步建立了以基础数据为支撑,业务应用为载体的多方位、多专业的综合应用管理平台,取得了阶段性应用成果[2,3]。然而,铁路工程管理平台以静态项目信息登记和终端数据上传为主,更多的是提供信息展示功能,为建设单位、施工单位和监理单位等各参建方提供的基于项目内容的综合管理服务较少,不能很好地满足铁路建设项目管理的需要,为此,亟待提供一个基于内容管理的项目管理系统。

　　1.1助力于设计、施工、运维全生命周期内信息共享和利用

　　依据《铁路信息化总体规划》,铁路工程管理平台致力于实现铁路建设项目立项决策、勘察设计、工程实施、竣工验收、运营维护全过程信息共享以及铁路建设项目全过程信息化、标准化管理[4]。建设文档内容管理是实现全生命周期内信息共享的重要组成部分。铁路建设内容管理系统有助于实现设计、施工、运维全生命周期内信息共享和利用。通过设计交付,将设计阶段资料提交至铁路建设内容管理系统,打通设计与施工环节信息壁垒,为施工现场管理、过程控制提供依据。通过铁路建设内容管理系统实现铁路建设项目文档管理和流转,集成建设管理、勘察设计、施工、监理、竣工验收等资料,为后期运营及维护做好前期准备。

　　1.2有利于各业务系统基于文档内容的集成管理和互联互通

　　目前,铁路建设资料相关文档分散地存储在各业务系统,甚至有些文档仅限于各参建方内部的纸质资料流转和存档,为建设项目统一内容管理和利用带来极大不便。铁路建设内容管理系统的构建可以打通各业务系统与基础数据系统的连接,通过统一的文档存储、检索、审批、归档,实现建设项目的信息化、标准化管理。

　　1.3实现各参建方的数字化项目文档内容管理

　　铁路建设内容管理系统有利于实现基于电子签章的线下流程转线上办公,重点包括文档的创建、流转和归档,实现文档办理的在线留痕和电子签章,满足电子文档合法性和电子文件归档的业务需求。同时,依托成熟可靠的存储系统和文档元数据管理,实现文档的可靠存储和基于元数据的高效检索。

　　2　系统总体设计

　　2.1总体架构

　　铁路建设内容管理系统以电子文档全程管理的指导思想,按照电子文件管理系统标准模块化设计,具有高内聚、低耦合的特点[5]。系统采用多层结构,在数据、文件、业务和功能等多个层面逻辑分离,有利于系统长期运行。系统总体架构图如图1所示。
 

　　本系统在可信凭证服务和加解密服务等安全保障体系下,以及电子文件元数据标准、电子文件分类标准、电子文件格式标准等标准规范体系的支撑下,打通铁路工程管理平台基础数据系统、各业务系统、路局集团公司档案馆,以及地方城建档案馆的信息通路,联通电子文档从形成、管理到长期保存整个生命周期,并对外提供文档统一搜索、专题利用、数据共享和辅助决策的能力。

　　本系统从下至上主要分为物理层、数据层、支撑层、应用层和接入层等五层,物理层提供底层基础设置支持,数据层保存各类文档数据和知识数据,支撑层提供文档服务的基础IT支撑能力,应用层提供文档全生命周期的管理,接入层对内提供铁路工程建设各类用户的接入,对外支撑电子文档向路局集团档案馆/地方城建档案馆的移交。

　　2.2核心功能

　　2.2.1配置管理

　　(1)标准结构管理。文档标准结构揭示文档之间、文档与业务之间的联系,维护文档的可理解性,支持业务活动分类下的信息检索和自动化管理。依据《铁路建设资料管理规程》可将铁路建设内容管理系统标准目录结构划分为五类：A类-建设管理资料、B-勘察设计资料、C类-施工资料、D类-监理资料、E类-竣工验收资料[6]。铁路工程项目文档目录初始化支持自动生成标准目录结构和自定义目录结构,由系统管理员导入标准结构模板,各单位管理员选择模板创建各单位内部工程项目文档目录,同时由于现行国家和铁路行业相关标准规范尚未覆盖所有建设项目资料文档,因此系统支持各参建单位和其他项目组织根据标准结构模板自定义创建目录。

　　(2)元数据管理。元数据用来描述电子文档内容、背景、结构等信息以及文档的设计、生成、传输、维护等整个流程,能够被计算机及网络自动辨析、分解、提取和分析归纳,是确保电子文档安全性、完整性和真实性,实现电子文档信息组织、维护和检索的主要手段[7]。通过有效的元数据组织和管理,用户能够准确地识别、定位及访问电子文档信息；通过使用元数据建立的数据目录和数据交换中心,用户能够实现对电子文档的共享和维护。按照铁路建设文档创建和流转性质划分,可将文档分为基础类、关联类、公文、格式文档、法规、标准类、竣工归档类、设计文件、自定义类等。

　　2.2.2文档创建

　　(1)文档捕获。文档捕获是指将在业务活动过程中产生的或者接收来自本系统其他用户或业务系统的文档和该文档的元数据一起保存于铁路建设内容管理系统中的过程。系统在进行文档捕获时,可分为自动和手动两种方式：自动捕获是指根据系统配置自动捕获电子文档,手动捕获是指由用户主动触发动作触动捕获操作,如业务系统向本系统提交施工日志电子文档,由铁路建设内容管理系统为该电子文档分配标识符,此标识符在系统中是唯一的,由此完成文档捕获。

　　(2)文档模板。依据现行的工程竣工验收标准及其他强制性条文、国家及地方的有关法律、法规和行政规章制度等建立文档模板。将具体的文档模板及版本挂接在项目标准目录结构下,支持用户在实例项目中将模板设置为默认版式。例如,施工资料中开复工报告目录下,工程开工/复工审批表为文档模板,用户可选用此模板创建本项目开工/复工审批表,也可自定义创建。

　　2.2.3文档流转

　　文档作为流程执行过程与结果的纪录“载体”,反映了流程的实际运作情况,可通过对流程执行过程的文档管理来实现文档流程化管理,保证制度流程执行的透明性和可检査性。针对不同类型的文档,配置对应的工作流程模板,支持文档的流转。由于工程建设各参与单位的角色不同,适合设置成半自由流程,即对不同格式文档设置不同流转规则,在固定的单位间流转(固定),在各单位内部设置为自由流程(自由)。铁路建设内容管理系统的文档流转支持BPMN2.0规范,主要为用户提供基于工作流的办公服务,为铁路建设内容管理系统与业务系统提供业务集成服务。文档流转的具体功能包括：签阅、驳回、撤回、撤销、留痕等。

　　2.2.4文档归档

　　业务系统完成相关管理流程之后,形成的文档成果将统一提交给铁路建设内容管理系统作为文档资料的归档管理。同时铁路建设内容管理系统对系统内流转结束的文档进行归档。归档的内容包括文档元数据和文档文件本身。文档归档包括对文档层级进行层级分类,并进行文档标识和标签设置。根据用户需求设置归档文档层级分类,可分为全宗级、分全宗级、类别(系列)级、分类别(系列)级、文件组合(案卷)级、文件级。系统在特定范围内给予识别文档资源的明确、唯一标识 (字符串或数字)。同时可以按照文档层级+流水号的方式对文档进行标识,对归档文档设置标签(主题词)便于文档查阅、统计和利用。

　　2.2.5文档利用

　　(1)文档检索。建立索引,并能够对用户具有权限的文档进行快速检索。铁路建设内容管理系统支持元数据检索和全文检索。支持不同形式进行检索：1)指定项目的文档检索；2)指定标段的文档检索；3)不同文档类型的文档检索；4)指定期限的文档检索；5)指定创建时间、创建用户等的文档检索等。

　　(2)统计分析。对用户的所有文档进行统计,按固定的图表格式输出用户格式类、模板类、自定义类等各类文档统计报表,还可按照季、月、周、日等定期输出分析报表,除文档数量、待处理、已处理等绝对指标外,还加入百分比等相对指标。

　　(3)文档借阅。设置标准化、规范化借阅流程,用户可根据权限进行文档借阅申请,经审批后,系统即会自动提交该文档,申请用户在借用申请的文件清单中即可查阅申请流程,并且记录借阅信息,方便共享、追溯和管理。

　　3　关键技术应用研究

　　3.1基于标准结构的项目资料库目录自动生成

　　根据需求分析创建三类资料库,分别为用户资料库、项目资料库和动态目录树,如图2所示。用户资料库无目录模板,支持用户完全自由创建,以实体树的形式存在。项目资料库为用户提供统一标准结构,系统管理员维护标准项目资料库树结构,各单位信息化管理员可通过使用或修改标准项目资料库结构生成本单位资料库。动态目录树较为灵活,是对物理存在的“实树”的逻辑映射,以链接的形式存在,为“虚树”。动态目录树包含两种生成方式。第一种为检索生成：通过输入检索条件对项目资料库进行检索,保存树结构检索结果；第二种为链接生成：用户可以在动态目录树下创建个人资料库或项目资料库中文件夹/文件的“链接”,以“链接”的方式形成动态目录结构。
 

 

　　系统管理员创建设计、施工、建设、监理等单位的资料库目录模板,各单位管理员选择是否使用模板进行创建资料库。在资料库实例化的过程中,首先需要系统管理员同步基础数据系统中的项目、工程组织角色、组织、部门、分包项目、作业区域等数据,根据以上数据生成系统管理员级资料库结构。如图3所示。
 

 

　　系统管理员将各单位项目资料库节点权限授权给各单位管理员,单位管理员从系统中选择各单位资料库模板,创建本单位项目资料库。施工分包单位的项目资料库如图4所示。
 

 

　　施工分包单位管理员进一步对其单位内部资料库进行授权,将资料库节点分别授权给相关业务部门,由业务部门的用户和组对节点进行扩展。拌和站节点授权如图5所示。
 

 

　　3.2基于元数据模型的文件夹/文件多维度管理

　　从不同维度为文件夹/文件创建元数据集,为文件夹/文件添加预定义元数据,包括元数据范围、名称、类型等,元数据模型的创建有利于实现基于内容的铁路建设文档管理。从文件类型角度创建的元数据模型如图6所示。
 

 

　　4　结语

　　铁路建设内容管理系统的构建打通了各业务系统之间的连接,以铁路建设项目文档内容关联关系为核心,实现铁路建设项目信息共享与交互,通过统一的文档创建、存储、流转、利用和归档实现了铁路建设项目的信息化、标准化管理。在此基础上可进一步加强基于铁路建设内容管理的智能化管理,形成基于内容收集、编辑、整理、检索、发布的铁路建设项目知识体系,促进知识的学习、共享、培训、再利用和创新,为铁路项目协同化办公、精细化管理以及智能铁路发展奠定基础。

　　参考文献

　　[1]程志华,倪时龙,黄文思,等.企业级非结构化数据管理平台研究及实践[J].电力信息化,2012,10(3):12-20.

　　[2]王同军.基于BIM的铁路工程管理平台建设与展望[J].铁路技术创新,2015(3):8-13.

　　[3]解亚龙,李琳,郑心铭.铁路工程管理平台及其深化应用[J].铁路计算机应用,2020,29(1):49-54.

　　[4]中国铁路总公司:铁路信息化总体规划:铁总信息[2017]152号[Z].北京:中国铁路总公司,2017.

　　[5]王灵,王宁,桑忠喜,等.电子文件管理:理论与务实[M].北京:电子工业出版社,2017.

　　[6]TB10443,铁路建设项目资料管理规程[S].北京:铁道部经济规划研究院,2010.

　　[7]冯惠玲.电子文件管理教程[M].北京:中国人民大学出版社有限公司,2017.