王 毅，郭 玉，侯學(xué)良

（華北電力大學(xué)工程技術(shù)與管理研究所，北京 1022061）

近年來，為實現(xiàn)國民經(jīng)濟持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的戰(zhàn)略目標，我國建設(shè)了一大批大型和特大型建設(shè)工程項目，如港珠澳大橋、京津冀陜甘蒙跨區(qū)域特高壓輸變電工程、北京大興國際機場等工程。在這些工程項目的建設(shè)過程中，為了實現(xiàn)對工程項目的有效管理與控制，很多大型建設(shè)工程項目采用了工程項目實施狀態(tài)診斷系統(tǒng)軟件。實踐證明， 該系統(tǒng)不僅能夠基于工程實態(tài)信息及時分析和描述出工程項目各層級管理對象的實施狀況，而且還能依據(jù)有關(guān)標準確定出工程項目管理對象所處的即時狀態(tài)，特別是在分析和診斷工程項目具體問題并在判定問題主次根源方面，具有獨特的優(yōu)越性[1]。但在使用過程中也發(fā)現(xiàn)，由于該系統(tǒng)目前還不具備診斷指標的自動調(diào)整功能，為此，在工程項目的實施過程中，當(dāng)工程項目管理對象發(fā)生變化后，工程項目管理者就從診斷系統(tǒng)的指標數(shù)據(jù)庫中選取指標，人工完成這些管理對象及其相關(guān)管理對象實施狀態(tài)診斷指標的系統(tǒng)性、系列性調(diào)整與修正工作。然而，這種方法不僅給工程項目管理者帶來較大的工作負擔(dān)，而且時常由于項目管理人員的考慮不周而漏缺相關(guān)管理對象診斷指標的調(diào)整與修正，給工程項目的有效管理和科學(xué)決策帶來一定程度的不利影響[2]。

針對這一問題，有關(guān)研究者通過深入系統(tǒng)地理論分析和實證研究，提出了有效解決這一問題的自適應(yīng)調(diào)整新技術(shù)。從其研究結(jié)果來看，由于這一技術(shù)的研發(fā)是以當(dāng)前大型建設(shè)工程項目實施狀態(tài)診斷系統(tǒng)為基礎(chǔ)的，因而若要使這一技術(shù)在工程實踐中發(fā)揮其應(yīng)有的作用，不僅需要開發(fā)出以該技術(shù)為核心的系統(tǒng)軟件，而且還必須確保該系統(tǒng)與當(dāng)前大型建設(shè)工程項目實施狀態(tài)診斷系統(tǒng)具有良好的兼容性和匹配性。因此，如何基于這一新技術(shù)，科學(xué)構(gòu)建和開發(fā)出大型建設(shè)工程項目實施狀態(tài)診斷指標的自適應(yīng)調(diào)整系統(tǒng)，就成為工程項目管理中需要解決的一個實際問題。

1 自適應(yīng)調(diào)整系統(tǒng)的功能需求分析

目前，工程建設(shè)單位使用的大型建設(shè)工程項目實施狀態(tài)診斷系統(tǒng)是由11個一級子系統(tǒng)和46個二級子系統(tǒng)組成的，這11個一級子系統(tǒng)分別是工程項目概況、工程信息采集、信息冗余處理、診斷指標管理、專家評判打分、狀態(tài)分析判定、診斷結(jié)果查詢、狀態(tài)預(yù)警管理、工程文檔管理、診斷后期評價和用戶信息管理[3]。當(dāng)工程項目管理對象發(fā)生變化后，如果需要新的診斷指標來滿足當(dāng)前工程項目實施狀態(tài)診斷管理需求，工程項目管理者就從診斷系統(tǒng)的診斷指標管理模塊中調(diào)取相應(yīng)的管理對象實施狀態(tài)診斷指標，人工完成這些管理對象及其相關(guān)管理對象診斷指標的系統(tǒng)性和系列性調(diào)整工作。然而，若要從目前這種繁瑣的人工調(diào)整模式轉(zhuǎn)變成診斷系統(tǒng)的自動化調(diào)整模式，根據(jù)診斷指標自適應(yīng)調(diào)整這一新技術(shù)的研究成果可知[3]，現(xiàn)行工程項目實施狀態(tài)診斷系統(tǒng)就需要在現(xiàn)有功能基礎(chǔ)上增補若干新的功能，以滿足診斷指標自適應(yīng)調(diào)整的運行要求。這些新增功能主要包含有具有自適應(yīng)伺服行為能力的核心功能和為這一核心功能而服務(wù)的其他輔助功能兩部分，其中，核心功能主要是廣義誤差分析和伺服程序修正，輔助功能包含有工程項目查詢、管理對象查詢、診斷指標查詢、指標參數(shù)修正、信息游程增補、信息處理規(guī)則和判定標準修正。這些功能的主要作用分述如下。

1.1 工程項目查詢

大型建設(shè)工程項目是由多個單位工程組成的集群工程，每個單位工程又由若干分部工程組成，分部工程又包含著多個分項工程[4]。因此，若要使診斷系統(tǒng)隨著工程項目的不斷變化實現(xiàn)實施狀態(tài)診斷指標的自動調(diào)整與修正，首先就必須明確需要管控的工程項目，以便為該工程內(nèi)含所有管理對象實施狀態(tài)診斷指標的自適應(yīng)調(diào)整與修正提供行為方向指令。但需要明確的是，由于診斷指標自適應(yīng)調(diào)整技術(shù)的研發(fā)是以當(dāng)前大型建設(shè)工程項目實施狀態(tài)診斷系統(tǒng)為母體的，因此，診斷指標自適應(yīng)調(diào)整系統(tǒng)就將隸屬于診斷系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)。在診斷指標自適應(yīng)調(diào)整系統(tǒng)中，這一功能模塊的運行程序就將是一個鏈接大型建設(shè)工程項目實施狀態(tài)診斷系統(tǒng)中工程項目概況模塊的行為指令，而不單獨配有數(shù)據(jù)存儲空間。其目的有三，一是滿足自適應(yīng)調(diào)整行為的內(nèi)部運行需求，二是有利于減少同類數(shù)據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫儲用空間的占有率，三是可以確保系統(tǒng)管理對象參數(shù)的一致性。

1.2 管理對象查詢

盡管診斷指標自適應(yīng)調(diào)整系統(tǒng)可以根據(jù)工程項目的實態(tài)信息，自動完成管理對象診斷指標的調(diào)整與修正工作，但在管理對象實態(tài)信息的分析與處理中，如果出現(xiàn)信息處理規(guī)則缺陷或工程項目實施狀態(tài)的異態(tài)表象或突變新態(tài)等情況，診斷指標的自適應(yīng)調(diào)整結(jié)果就可能出現(xiàn)誤差。在此情態(tài)下，工程項目管理者就可通過該模塊核查管理對象在特征分析、類別劃分、屬性判定等信息歸屬分析結(jié)果中存在的問題，并通過伺服程序修正模塊，糾正管理對象實態(tài)信息自適應(yīng)分析結(jié)果所產(chǎn)生的錯誤。

1.3 診斷指標查詢

不同的工程項目管理者有不同的管理需求，如工程項目上層決策者希望通過對單位工程宏觀狀態(tài)的總體診斷，了解和掌握工程項目的宏觀狀況；而工程項目的現(xiàn)場管理者希望通過對工程項目中觀和微觀狀態(tài)的具體診斷，了解和掌握工程項目更為詳實的實施狀況[5]。因此，在診斷指標自適應(yīng)調(diào)整系統(tǒng)中，通過診斷指標查詢這一功能，就可以使不同的工程項目管理者結(jié)合管理所需，查詢該工程項目宏觀、中觀與微觀不同層級管理對象實施狀態(tài)的診斷指標結(jié)構(gòu)組成與當(dāng)前診斷指標的使用狀況，為工程項目管理者及時了解和準確掌握診斷指標的自適應(yīng)調(diào)整結(jié)果與預(yù)期目標之間的差異提供科學(xué)依據(jù)。

1.4 指標參數(shù)修正

在工程項目的建設(shè)過程中，有可能出現(xiàn)工程項目不可預(yù)見事件，這就使得工程項目管理者預(yù)先建立的診斷指標數(shù)據(jù)與工程實際管理需求產(chǎn)生一定程度的差異[6]。為了消除這些差異，確保診斷指標自適應(yīng)調(diào)整的穩(wěn)定運行，就需要在自適應(yīng)調(diào)整系統(tǒng)中增加這一功能。其目的是，當(dāng)工程中發(fā)生設(shè)計變更或其他意外情況且需要診斷系統(tǒng)增加若干新的診斷指標時，管理人員就可以通過該模塊，即時輸入新的診斷指標，且就新增指標的名稱、等級、權(quán)重、標準以及所屬類別等參數(shù)進行增補和修正，以滿足診斷指標自適應(yīng)調(diào)整中從數(shù)據(jù)庫調(diào)取臨增指標的特殊需求。

1.5 信息游程增補

信息游程是有效描述管理對象處于任何狀態(tài)下的全息信息[7]，只有確保工程項目任何管理對象信息游程集的正確性和完整性，才能使得自適應(yīng)診斷系統(tǒng)識別出工程項目管理對象的即時變化形態(tài)，且可根據(jù)分析結(jié)果完成診斷指標的自動調(diào)整與修正工作。如果在工程項目管理中，出現(xiàn)了管理對象的新形態(tài)，管理者即可通過該模塊，將該管理對象的新形態(tài)模型及時存儲在診斷系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中。這樣，診斷系統(tǒng)即可繼續(xù)執(zhí)行自適應(yīng)程序，完成管理對象診斷指標的即時調(diào)整與修正工作。

1.6 廣義誤差分析

根據(jù)診斷指標自適應(yīng)分析技術(shù)研究成果可知，診斷系統(tǒng)在對管理對象實施狀態(tài)進行自適應(yīng)分析的過程中，將會在系統(tǒng)后臺根據(jù)診斷系統(tǒng)所采集的信息自動進行廣義誤差分析，并根據(jù)分析和判定結(jié)果，自動指令診斷系統(tǒng)進行診斷指標的調(diào)整與修正工作，并將信息廣義分析結(jié)果存儲到診斷系統(tǒng)指定的數(shù)據(jù)庫位置。如果管理人員對診斷指標的調(diào)整結(jié)果存在質(zhì)疑，即可通過該模塊查看當(dāng)前即時分析過程，也可調(diào)看已完成的信息廣義誤差分析結(jié)果，為今后改進與完善診斷指標自適應(yīng)調(diào)整系統(tǒng)提供科學(xué)依據(jù)。

1.7 信息處理規(guī)則

診斷系統(tǒng)在對工程項目管理對象實施狀態(tài)信息進行分析的過程中，需要進行信息的特征分析、類別劃分、信息約簡、冗余消除、模式規(guī)整、核提取和屬性判定等一系列工作[8]。在此期間，可能會由于工程異態(tài)表象的出現(xiàn)而出現(xiàn)信息處理規(guī)則缺失。在此情態(tài)下，就需要工程項目管理者通過該功能模塊，增補和完善相應(yīng)的信息處理規(guī)則，確保診斷指標自適應(yīng)調(diào)整系統(tǒng)能夠正常開展信息分析與處理工作。

1.8 判定標準修正

相關(guān)研究成果已證明，當(dāng)標示工程項目實施狀態(tài)的范數(shù)值大于等于3.14時，即意味著工程項目出現(xiàn)了新的管理對象[9]，工程項目管理者就需要采用相應(yīng)的診斷指標和管理標準對該對象進行管控，以免管理對象在工程質(zhì)量、進度、費用、安全等方面出現(xiàn)超過預(yù)期規(guī)定的偏差。但由于不同等級的工程項目有不同的管理精度要求[10]，如果管理者需要提高或降低工程管理精度要求時，即可通過該模塊來調(diào)整工程項目實施狀態(tài)的判定標準參數(shù)值，自適應(yīng)診斷系統(tǒng)即可根據(jù)新的實施狀態(tài)判定標準發(fā)出管理對象診斷指標的調(diào)控指令。

1.9 伺服程序修正

自適應(yīng)伺服程序是診斷指標自適應(yīng)調(diào)整系統(tǒng)確保系統(tǒng)各模塊之間發(fā)生信息互饋行為和接續(xù)行為必不可缺的重要媒介，但在工程項目的實施過程中，如果工程項目管理者需要修改和完善現(xiàn)有診斷系統(tǒng)（如在診斷系統(tǒng)增加新的功能模塊），系統(tǒng)原有的自適應(yīng)伺服程序就可能無法滿足診斷系統(tǒng)的這些新要求，或給現(xiàn)有自適應(yīng)伺服程序的運行帶來干擾。因此，在診斷指標自適應(yīng)調(diào)整系統(tǒng)中，就需要預(yù)先設(shè)置一個程序修正端口模塊，通過這一模塊來調(diào)取和修改后臺自適應(yīng)伺服程序，確保診斷指標自適應(yīng)調(diào)整系統(tǒng)的有效運行。但鑒于程序在系統(tǒng)運行中的重要性，這一模塊僅限于程序員使用，且當(dāng)程序員使用時，也需要通過特殊授權(quán)碼和系統(tǒng)管理員臨時發(fā)送的隨機碼進行雙重認證，避免給診斷指標的自適應(yīng)調(diào)整工作帶來不利影響。

2 功能模塊間的數(shù)據(jù)流程分析

診斷指標自適應(yīng)調(diào)整技術(shù)的實驗結(jié)果表明，若要以現(xiàn)行診斷系統(tǒng)為母體，使現(xiàn)行工程項目實施狀態(tài)診斷系統(tǒng)能夠隨著工程項目實施狀態(tài)的變化同步實現(xiàn)管理對象診斷指標的自動調(diào)整與修正，現(xiàn)行診斷系統(tǒng)不僅需要在現(xiàn)有功能基礎(chǔ)上增補診斷指標自適應(yīng)調(diào)整這一子系統(tǒng)，而且還必須使這一子系統(tǒng)內(nèi)含的各功能模塊與現(xiàn)行診斷系統(tǒng)相關(guān)一級模塊形成一個有效的數(shù)據(jù)互饋鏈接，且這一鏈接行為必須具有自組織和自互饋的系統(tǒng)性行為能力，以滿足診斷系統(tǒng)自適應(yīng)技術(shù)的運行要求。而要實現(xiàn)這一目的，就必須了解和掌握診斷指標自適應(yīng)調(diào)整系統(tǒng)內(nèi)含各功能模塊之間以及與現(xiàn)行診斷系統(tǒng)相關(guān)一級模塊之間的數(shù)據(jù)流程。

根據(jù)信息理論可知，在開展數(shù)據(jù)流程分析時，為了清晰描繪出模塊間的數(shù)據(jù)流程，一般會把分析對象從系統(tǒng)中抽象出來，舍去具體的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，完全從實際業(yè)務(wù)的運行角度來考察系統(tǒng)數(shù)據(jù)的流動過程，并以流程圖的方式展現(xiàn)出來[11]。通過這一分析，不僅可以明確系統(tǒng)內(nèi)各模塊之間相關(guān)數(shù)據(jù)的輸入輸出關(guān)系，而且可為正確編制模塊之間的自適應(yīng)伺服程序提供清晰的邏輯關(guān)系依據(jù)?；谛畔⒗碚撝袛?shù)據(jù)流程的分析方法與模式，大型建設(shè)工程項目實施狀態(tài)診斷指標自適應(yīng)調(diào)整系統(tǒng)中各功能模塊間以及與現(xiàn)行診斷系統(tǒng)一級相關(guān)模塊之間的數(shù)據(jù)流程如圖1所示。

圖1 診斷指標自適應(yīng)調(diào)整系統(tǒng)各功能模塊間的數(shù)據(jù)流程圖

3 系統(tǒng)開發(fā)及其主要界面

在完成并明確大型建設(shè)工程項目實施狀態(tài)診斷指標自適應(yīng)調(diào)整系統(tǒng)功能需求和數(shù)據(jù)流程的基礎(chǔ)上，為了確保所開發(fā)的診斷指標自適應(yīng)調(diào)整系統(tǒng)與現(xiàn)行診斷系統(tǒng)具有良好的兼容性和匹配性，最終使現(xiàn)行診斷系統(tǒng)實現(xiàn)診斷指標的自動調(diào)整與修正這一目標，在開發(fā)該系統(tǒng)時，本研究選擇了與現(xiàn)行診斷系統(tǒng)完全一致的C#語言與開發(fā)環(huán)境，即開發(fā)系統(tǒng)以Visual Studio 2005 為平臺，采用C/S體系結(jié)構(gòu)。開發(fā)軟件的主頻為4G，內(nèi)存為32G，硬盤空間為500G；運行軟件的最低主頻為1.6G，內(nèi)存要求為4G，數(shù)據(jù)庫采用SQL Server 2008?？紤]到開發(fā)及安裝軟件的便利性，采用XML進行數(shù)據(jù)庫的連接設(shè)置，其主要代碼為：

＜configuration＞

＜connectionStrings＞

＜add name="connStr" connectionString="Server=localhost;database=ProjectSystem;IntegratedSecurity=tr ue"/＞

＜/connectionStrings＞

＜/configuration＞

在此基礎(chǔ)上，開發(fā)出的系統(tǒng)初始界面和主要界面（系統(tǒng)主頁界面、診斷指標查詢、廣義誤差分析、信息游程增補、伺服程序修正）參見圖2～圖7所示。

圖2 系統(tǒng)初始界面

圖3 系統(tǒng)主頁界面

圖4 診斷指標查詢界面

圖5 廣義誤差分析界面

圖6 信息游程增補界面

4 診斷指標自適應(yīng)調(diào)整系統(tǒng)的測試

作為軟件開發(fā)的重要環(huán)節(jié)，系統(tǒng)測試的意義就在于使軟件投入正常使用前，盡可能及早發(fā)現(xiàn)軟件中存在的問題，確保研究成果在工程實際應(yīng)用中的實用性和有效性。鑒于此，基于大型建設(shè)工程項目實施狀態(tài)診斷指標自適應(yīng)調(diào)整系統(tǒng)的開發(fā)目的，在明確測試內(nèi)容與測試方法的基礎(chǔ)上，研究人員對所開發(fā)的診斷指標自適應(yīng)調(diào)整系統(tǒng)進行了系統(tǒng)測試。

4.1 測試內(nèi)容

盡管診斷指標自適應(yīng)調(diào)整系統(tǒng)歸屬于現(xiàn)行大型建設(shè)工程項目實施狀態(tài)診斷系統(tǒng)的一級子系統(tǒng)，但該子系統(tǒng)還包含工程項目查詢、廣義誤差分析等9個二級模塊。因此，若要實現(xiàn)診斷指標自適應(yīng)調(diào)整系統(tǒng)的開發(fā)目標，不僅需要測試9個二級模塊的各自性能及運行效果，還需測試診斷指標自適應(yīng)調(diào)整系統(tǒng)的整體性能，以及該系統(tǒng)與大型建設(shè)工程項目實施狀態(tài)診斷系統(tǒng)的整體聯(lián)動性能，即測試內(nèi)容包含模塊、子系統(tǒng)和系統(tǒng)整體3個層級的測試。

4.2 測試方法

就測試方法而言，目前主要有黑盒測試和白盒測試二種方法[12]。黑盒測試是在測試中只考慮系統(tǒng)的輸入、輸出和需求規(guī)范中定義的普通功能，不考慮系統(tǒng)的內(nèi)部處理，因此，該方法多用于系統(tǒng)整體性能測試。白盒測試也稱結(jié)構(gòu)測試，是對設(shè)計功能、系統(tǒng)代碼以及二者之間關(guān)系的顯性檢測，因此，該方法多用于局部程序運行效果和模塊功能的檢測。結(jié)合診斷指標自適應(yīng)調(diào)整系統(tǒng)需要檢測的內(nèi)容，本研究在檢測模塊性能及其運行效果時，采用了白盒測試法，以便快速修改和完善每一個功能模塊，確保每個模塊功能及其運行程序的正確性和有效性。在檢測診斷指標自適應(yīng)調(diào)整子系統(tǒng)和系統(tǒng)整體聯(lián)動性能時，采用了黑盒測試方法，以便系統(tǒng)、全面、完整的觀測出軟件整體的運行性能與效果。測試的標準是測試對象是否達到系統(tǒng)的預(yù)定功能。

圖7 伺服程序修正界面

4.3 測試結(jié)果

在測試前，為了便于分析測試結(jié)果，為系統(tǒng)地改進和完善提供科學(xué)依據(jù)，預(yù)先將測試過程中可能出現(xiàn)的測試問題（Bug）分為5個等級，即A、B、C、D和E級[13]。當(dāng)Bug為A級時，錯誤問題最嚴重，可以致使系統(tǒng)崩潰；當(dāng)Bug為E級時，錯誤最輕，可以忽略不計。測試先后分為3組，共進行了93次測試。測試分組及各組的測試內(nèi)容與測試次數(shù)參見表1所示。

表1 測試分組及各組測試內(nèi)容與測試次數(shù)

從測試結(jié)果可以得知，在模塊測試期間，45次測試中出現(xiàn)了3次Bug，其中，D級Bug 一次，E級Bug二次，問題分別是廣義誤差分析模塊的算法程序出現(xiàn)符號錯誤、管理對象查詢模塊中的確定按鈕無效、指標參數(shù)模塊的數(shù)據(jù)存儲未指定存儲路徑。在子系統(tǒng)性能測試期間，38次測試中出現(xiàn)了2次D級Bug，問題分別是判定標準未指定、自適應(yīng)數(shù)據(jù)輸出路徑未指定。因此，模塊性能測試的失效率為6.7%，子系統(tǒng)測試的失效率為5.3%。

在完成功能模塊和子系統(tǒng)錯誤的修改工作且確保各功能模塊和子系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)上，研究組將診斷指標自適應(yīng)調(diào)整系統(tǒng)作為一級集成模塊，嵌入到大型建設(shè)工程項目實施狀態(tài)診斷系統(tǒng)中。然后通過連續(xù)、間斷二種信息輸入模式的分類測試，診斷系統(tǒng)在10次測試中都能夠隨著輸入信息的變化給出相應(yīng)的診斷指標，達到了100%的合格率，為該系統(tǒng)在工程實際中的應(yīng)用奠定了堅實基礎(chǔ)。

5 結(jié)論

為有效解決當(dāng)前大型建設(shè)工程項目實施狀態(tài)診斷系統(tǒng)在診斷指標調(diào)整方面存在的問題，在明確診斷指標自適應(yīng)調(diào)整功能需求和各功能模塊間的數(shù)據(jù)流程關(guān)系基礎(chǔ)上，開發(fā)了與大型建設(shè)工程項目實施狀態(tài)診斷系統(tǒng)相配套的診斷指標自適應(yīng)調(diào)整系統(tǒng)，并通過系統(tǒng)測試，得出以下結(jié)論：

（1）基于自適應(yīng)控制技術(shù)的診斷指標自適應(yīng)調(diào)整系統(tǒng)與現(xiàn)行診斷系統(tǒng)具有良好的兼容性和匹配性，能夠滿足當(dāng)前大型建設(shè)工程項目實施狀態(tài)診斷系統(tǒng)實現(xiàn)診斷指標自動調(diào)整的要求。

（2）在自適應(yīng)調(diào)整系統(tǒng)鏈接和調(diào)取大型建設(shè)工程項目實施狀態(tài)診斷系統(tǒng)有關(guān)數(shù)據(jù)的試驗中，均未出現(xiàn)系統(tǒng)靜默或無反應(yīng)現(xiàn)象，因此，該系統(tǒng)與現(xiàn)行工程項目實施狀態(tài)診斷系統(tǒng)具有良好的兼容性和匹配性。

（3）模塊、子系統(tǒng)和系統(tǒng)整體三個層級累計93次的測試結(jié)果證明，所開發(fā)的診斷指標自適應(yīng)調(diào)整系統(tǒng)不存在A、B、C級的Bug，D級Bug 三次，E級Bug二次，系統(tǒng)整體運行性能測試合格率為100%，因此，該系統(tǒng)具有很高的可靠性。