1 绪论
1.1 项目背景及意义
从核电站的发展背景考虑，核电站方原使用 En Power 进行数据采集，但是，该数据采集系统已不能完全适应当前的需求，主要体现在三个方面：
（1） 该系统自成体系，与其他平台不兼容。
（2） 该系统开发久远，其操作流程与实际情况存在脱轨现象。
（3） 该系统功能有限，只负责数据采集，无法提供进一步管理。 除此之外，在工程进行中，会出现一系列的实际问题，比如进度问题发现不及时，数据更新不及时、无法正确分析储备量而导致库存中出现缺料或材料过剩的现象严重、工程文件流转不及时、施工现场问题不能及时的反馈给相关部门等。同时，随着人员和项目的增加，有必要打造一个能够科学管理土建施工和设备安装过程的平台。
现代管理学认为，科学管理有三个层次：第一级是规范化，第二级是精细化，第三级是个性化[2]。传统的工程项目管理模式都存在一些问题，比如行业壁垒突出，行业封闭性强，与外部开发资源、数据标准不统一等。目前在核电产业不同层级、不同环节的信息系统间，软硬件接口、协议、数据结构纷繁复杂，多种标准并存应用，存在安全风险。精细化管理基于基础管理和常规管理，它是一种管理方法，主要目标是最大限度的减少用于管理的资源并降低管理成本[3]。精细化管理在施工管理中主要应用于完善管理机构、控制施工质量、提升施工技术和加强工程材料的管理四个方面[4]。本文从项目实际背景出发，将重心放在加强工程材料管理方面，同时将图纸数字化处理。
从核电站工作人员的背景考虑，涉及到的人员不仅有管理者，也有大量施工人员、技术人员等等，因此，在精细化管理过程中，需要落实每一步工作的责任。与项目相关的主要职能部门如下图 1.1 所示。
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从核电站的发展背景考虑，核电站方原使用 En Power 进行数据采集，但是，该数据采集系统已不能完全适应当前的需求，主要体现在三个方面：
（1） 该系统自成体系，与其他平台不兼容。
（2） 该系统开发久远，其操作流程与实际情况存在脱轨现象。
（3） 该系统功能有限，只负责数据采集，无法提供进一步管理。 除此之外，在工程进行中，会出现一系列的实际问题，比如进度问题发现不及时，数据更新不及时、无法正确分析储备量而导致库存中出现缺料或材料过剩的现象严重、工程文件流转不及时、施工现场问题不能及时的反馈给相关部门等。同时，随着人员和项目的增加，有必要打造一个能够科学管理土建施工和设备安装过程的平台。
现代管理学认为，科学管理有三个层次：第一级是规范化，第二级是精细化，第三级是个性化[2]。传统的工程项目管理模式都存在一些问题，比如行业壁垒突出，行业封闭性强，与外部开发资源、数据标准不统一等。目前在核电产业不同层级、不同环节的信息系统间，软硬件接口、协议、数据结构纷繁复杂，多种标准并存应用，存在安全风险。精细化管理基于基础管理和常规管理，它是一种管理方法，主要目标是最大限度的减少用于管理的资源并降低管理成本[3]。精细化管理在施工管理中主要应用于完善管理机构、控制施工质量、提升施工技术和加强工程材料的管理四个方面[4]。本文从项目实际背景出发，将重心放在加强工程材料管理方面，同时将图纸数字化处理。
从核电站工作人员的背景考虑，涉及到的人员不仅有管理者，也有大量施工人员、技术人员等等，因此，在精细化管理过程中，需要落实每一步工作的责任。与项目相关的主要职能部门如下图 1.1 所示。
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1.2 国内外发展现状
在核电站建设发展方面，中国的核电站建设始于 20 世纪 80 年代中期，截止 2018年初我国共有核电机组 56 台，其中 38 台正在运行，18 台正在建设中。《核电中长期发展规划（2011-2020）年》和国家能源“十三五”规划明确界定了积极稳妥地推进核电发展的主要思路，到 2030 年，预计中国将有 110 多座核电站投入运营[5]，核电装机容量至少为 130 吉瓦。世界核电厂的开发与建设始于 20 世纪 50 年代。1954 年，苏联建造了一座功率为 5 兆瓦的试验性核电站，1957 年美国建成电功率为 90 兆瓦的希平港原型核电站。这些成就证明了利用核能发电的技术可行性[6]。其他国家核电发展都经历了从技术引进到自治的过程，二十世纪七十年代后，美国核电技术向欧洲、日本，随后向韩国扩展[7]。目前，全球的核电技术已发展到第三代，而美国、法国等国家已对第四代核电进行了研究。
在核电站建设发展方面，中国的核电站建设始于 20 世纪 80 年代中期，截止 2018年初我国共有核电机组 56 台，其中 38 台正在运行，18 台正在建设中。《核电中长期发展规划（2011-2020）年》和国家能源“十三五”规划明确界定了积极稳妥地推进核电发展的主要思路，到 2030 年，预计中国将有 110 多座核电站投入运营[5]，核电装机容量至少为 130 吉瓦。世界核电厂的开发与建设始于 20 世纪 50 年代。1954 年，苏联建造了一座功率为 5 兆瓦的试验性核电站，1957 年美国建成电功率为 90 兆瓦的希平港原型核电站。这些成就证明了利用核能发电的技术可行性[6]。其他国家核电发展都经历了从技术引进到自治的过程，二十世纪七十年代后，美国核电技术向欧洲、日本，随后向韩国扩展[7]。目前，全球的核电技术已发展到第三代，而美国、法国等国家已对第四代核电进行了研究。
在核电站项目管理模式中，中国不同的核电项目管理模式是在改革开放、中外合作、计划经济向市场经济转型，借鉴国外先进工程项目管理经验中的选择[7]，但仍然存在三种类型的问题，第一，管理层次多、接口复杂、业主管理人员多；第二，管理队伍没有形成专业社会化；第三，设计、采购和施工之间缺少有效和协调的关系。国外核电项目管理，历史较长，主要有 DBB、DB、DM 和 NC 等管理模式，对于精细化管理思想的提出，作者在《精益思想》一书中提到，在生产和管理的各个阶段，应该不断提取管理新思维，思考如何在业务流程方面，进一步提高企业效率。
在建筑工程领域的软件系统中，国内的建筑工程领域软件系统起步较晚，近些年来随着互联网和建筑工程行业的发展，逐步学习国外经验，最初在建筑工程领域应用一些商业项目管理软件，中国常见的项目管理软件比如易利、Belink，后者的核心在于项目的质量管理和流程管理方面。国外典型的软件系统包括 Primavera project planner、Expedition、SureTrka 等。Primavera project planner 是美国的一个工程项目计划管理软件，也叫 P3 软件，据著名的工程新闻纪录调查，该软件与小 P3 软件在工程界市场份额占百分之八十[8]，该软件适用于工程实践，具有许多操作内容和完整功能，国内很多大型工程就在应用该软件，比如大亚湾、岭澳和秦山三期等核电工程[9]；Expedition 软件侧重对于合同的管理，以履行合同为主线，管理基础业务[10]；SureTrka 是专业的单用户项目管理软件，只允许一个用户用软件，不能进行文档管理，报表功能有限，从进度计划、资源管理和费用控制的角度对单项目管理，应用于中小型的项目时，性价比较高[11]。最早的基于 Web 技术的管理系统于 1988 年由美国人研发应用。
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2 相关技术
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2 相关技术
2.1 SSM 框架
SSM 框架是 Spring，Spring MVC 和 Mybatis 的整合框架，是一种比较主流的企业级应用框架。
在 Web 应用开发过程中，
SSM 框架是 Spring，Spring MVC 和 Mybatis 的整合框架，是一种比较主流的企业级应用框架。
在 Web 应用开发过程中，
Spring MVC 框架可以容纳大量视图技术，包括 JSP，可以灵活配置。它的核心 Servlet 即 DispatcherServlet 承担中介的职责，将用户请求通过HandlerMapping 去匹配 Controller。Spring MVC 实现了 MVC 设计模式，请求驱动类型的轻量级 Web 框架，即使用 MVC 架构模式的思想，解耦 Web 层的职责，可以简化日常的 Web 应用开发。
Mybatis 是一种持久层框架，它围绕一个 SQLSessionFactory 实例构建，通过 XML配置文件和注解来实现操作数据的 SQL 语句和存储过程。Mybatis 有三层基础架构，分别是基础层，数据处理层和 API 接口层，其中基础层作为数据处理层的支撑，负责连接管理、事务和缓存管理；数据处理层负责 SQL 语句的生成、解析和执行，实现数据库记录和 Java 实体进行映射，根据用户请求执行对数据库的 CRUD 操作[12]；API 接口层提供的接口便于开发人员操作数据库。
Spring 框架提供了一种轻量级解决方案，它是一个业务层框架，将表现层的Spring MVC 框架和持久层的 Mybatis 框架很好地整合在一起[13]。与 J2EE 相比，它具有维护简单、分层清晰、速度快、代码少、支持最新的 ORM 和 AOP 概念的优点，同时在设计上强调简约的配置文件风格，以及每个组件的一致性，包名、类名等命名都反映一种统一的风格[14]。
项目还借助 Maven 作为管理工具。Maven 提供了构建一个完整生命周期的框架，是一种综合项目管理工具，能够让开发人员的工作更轻松。作为项目管理工具，它包含了项目对象模型(Project Object Model)，一组标准集合，一个项目生命周期，一个依赖管理系统和用来运行定义在生命周期阶段中插件目标的逻辑[15]，开发人员可以使用 Maven 来构建、清理、运行、安装、打包和部署项目。
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Mybatis 是一种持久层框架，它围绕一个 SQLSessionFactory 实例构建，通过 XML配置文件和注解来实现操作数据的 SQL 语句和存储过程。Mybatis 有三层基础架构，分别是基础层，数据处理层和 API 接口层，其中基础层作为数据处理层的支撑，负责连接管理、事务和缓存管理；数据处理层负责 SQL 语句的生成、解析和执行，实现数据库记录和 Java 实体进行映射，根据用户请求执行对数据库的 CRUD 操作[12]；API 接口层提供的接口便于开发人员操作数据库。
Spring 框架提供了一种轻量级解决方案，它是一个业务层框架，将表现层的Spring MVC 框架和持久层的 Mybatis 框架很好地整合在一起[13]。与 J2EE 相比，它具有维护简单、分层清晰、速度快、代码少、支持最新的 ORM 和 AOP 概念的优点，同时在设计上强调简约的配置文件风格，以及每个组件的一致性，包名、类名等命名都反映一种统一的风格[14]。
项目还借助 Maven 作为管理工具。Maven 提供了构建一个完整生命周期的框架，是一种综合项目管理工具，能够让开发人员的工作更轻松。作为项目管理工具，它包含了项目对象模型(Project Object Model)，一组标准集合，一个项目生命周期，一个依赖管理系统和用来运行定义在生命周期阶段中插件目标的逻辑[15]，开发人员可以使用 Maven 来构建、清理、运行、安装、打包和部署项目。
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2.2 Redis 缓存机制
本平台中的数据量较大，采用 My SQL 数据库存储时，数据库连接池承受很大的压力，处理数据的能力也受到极大的挑战。为了保证平台的数据处理效率，需要选用 java缓存技术。
Java 缓存技术中，主要有三种，分别是 Memcached、Redis 和 Ehcache[16]。Memcached是一种分布式内存对象缓存系统，它使用 LRU 淘汰策略替换缓存中的数据，Ehcache 主要面向通用缓存、java EE 和轻量级容器，较为轻量级。Redis(Remote Dictionary Server)是一种以 key-value 为存储形式的 nosql 数据库，可以作为一种 cache 工具，支持数据持久化，支持主从模式数据备份，同时能够保存多种数据结构。Redis 同时具有较高的性能，它将数据都读到内存中，当内存中的数据集大小升到一定程度时，淘汰策略将自动实施。因此，Redis 的具有强大的处理数据能力，每秒可处理超过 10 万次读写操作，是已知最快的 key-value DB。Redis 提供的淘汰策略有六种：
本平台中的数据量较大，采用 My SQL 数据库存储时，数据库连接池承受很大的压力，处理数据的能力也受到极大的挑战。为了保证平台的数据处理效率，需要选用 java缓存技术。
Java 缓存技术中，主要有三种，分别是 Memcached、Redis 和 Ehcache[16]。Memcached是一种分布式内存对象缓存系统，它使用 LRU 淘汰策略替换缓存中的数据，Ehcache 主要面向通用缓存、java EE 和轻量级容器，较为轻量级。Redis(Remote Dictionary Server)是一种以 key-value 为存储形式的 nosql 数据库，可以作为一种 cache 工具，支持数据持久化，支持主从模式数据备份，同时能够保存多种数据结构。Redis 同时具有较高的性能，它将数据都读到内存中，当内存中的数据集大小升到一定程度时，淘汰策略将自动实施。因此，Redis 的具有强大的处理数据能力，每秒可处理超过 10 万次读写操作，是已知最快的 key-value DB。Redis 提供的淘汰策略有六种：
（1） volatile-lru：从已设置了过期时间的数据中选择最近最少使用的数据淘汰。 （2） volatile-ttl：选择已设置过期时间的数据中即将过期的数据淘汰。 （3） volatile-random：已设置过期时间的数据中选取随机淘汰。 （4） allkeys-lru：所有数据集中选择最近最少使用的数据淘汰。 （5） allkeys-random：从数据集中随机淘汰。 （6） no-envication：禁止淘汰。
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3 精细化工程管理系统分析 .................................. 10
3.1 总体结构分析 .............................. 10
3.2 用例分析 ........................................ 10
3.3 数据流分析 ................................... 13
4 精细化工程管理系统设计 .................................. 25
4.1 总体架构设计 ......................................... 25
4.2 数据库设计 ................................ 25
5 精细化工程管理系统实现 ....................................... 48
5.1 工程进度监管 ............................... 48
5.2 储备量分析 .......................................... 49
5.3 现场问题进度协调 ..................................... 5
6 精细化工程管理系统测试
6.1 测试理论
软件测试是开发过程的至关重要的一环。由于软件具有多样化，并且在开发过程中环节较多，因此本章基于前文对系统的分析、设计和实现，依照测试理论基础，完成设计测试用例，对功能进行测试，同时对系统展开负载测试、压力测试等性能测试。
在常用的基本测试方法中，一种是以流程图为基础，进一步确定可执行路径的白盒测试，另一种是从用户角度出发的不考虑逻辑实现和数据流程的黑盒测试，着重测试软件功能。两种测试方法互补，黑盒测试通常情况下能够测试出白盒测试无法测出的类型错误，因此，本系统在测试初期采用白盒测试方法，测试后期采用黑盒测试，进一步形成了相关的测试文档。
在基本功能测试无问题的基础上，需要保证平台的性能，因此性能测试是必不可少的，对于平台的质量保证起到至关重要的作用[23]，也让后续提升系统性能有据可循。性能测试不只是对客户端的性能进行测试，更是应用在网络上和服务端的测试[24]，软件性能测试的传统工具主要有 JMeter、LoadRunner、QALoad 和 WebLoad[25]等，本平台采用软件开发云测试的方式。云测试目前应用广泛，比如火车票抢购、电商抢购等平台。对比一些传统的压力测试方法，云测试更加方便，客户无需搭建环境，能真实还原并分析高并发场景，用户无需支付昂贵的测试软件费用，只需要支付少量租赁费用，最大可能的支持千万级虚拟用户[26]。同时云测试能够保证不断迭代升级，应对不同的创新需求，能够提升测试效率，同时在测试结束后可以形成规范的测试报告。
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6.1 测试理论
软件测试是开发过程的至关重要的一环。由于软件具有多样化，并且在开发过程中环节较多，因此本章基于前文对系统的分析、设计和实现，依照测试理论基础，完成设计测试用例，对功能进行测试，同时对系统展开负载测试、压力测试等性能测试。
在常用的基本测试方法中，一种是以流程图为基础，进一步确定可执行路径的白盒测试，另一种是从用户角度出发的不考虑逻辑实现和数据流程的黑盒测试，着重测试软件功能。两种测试方法互补，黑盒测试通常情况下能够测试出白盒测试无法测出的类型错误，因此，本系统在测试初期采用白盒测试方法，测试后期采用黑盒测试，进一步形成了相关的测试文档。
在基本功能测试无问题的基础上，需要保证平台的性能，因此性能测试是必不可少的，对于平台的质量保证起到至关重要的作用[23]，也让后续提升系统性能有据可循。性能测试不只是对客户端的性能进行测试，更是应用在网络上和服务端的测试[24]，软件性能测试的传统工具主要有 JMeter、LoadRunner、QALoad 和 WebLoad[25]等，本平台采用软件开发云测试的方式。云测试目前应用广泛，比如火车票抢购、电商抢购等平台。对比一些传统的压力测试方法，云测试更加方便，客户无需搭建环境，能真实还原并分析高并发场景，用户无需支付昂贵的测试软件费用，只需要支付少量租赁费用，最大可能的支持千万级虚拟用户[26]。同时云测试能够保证不断迭代升级，应对不同的创新需求，能够提升测试效率，同时在测试结束后可以形成规范的测试报告。
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结论
核电站工程与普通的建筑工程相比，工作量大，流程复杂，人员权责更细化，要求更严格。因此，本平台在与辽宁红沿河核电有限公司洽谈明确需求的基础上，结合精细化管理思想，将目标主要集中在材料储备量分析、问题及时反馈、偏差预警以及方便工作人员阅读文档等方面，进一步将平台划分为工程进度监管、储备量分析、现场问题进度协调、偏差预警、工程文件管理和基础配置管理六个功能模块，应用软件开发的思想完成设计开发。六个模块没有涵盖核电站工程的全部流程，但能够解决一些实际问题，具有较大的实际意义。
目前平台是 1.0 版本，已部署在企业内部服务器，进入试运行阶段。应用该平台后，细化了部分工作内容，解决了一些问题，但不够全面，同时存在一些问题，比如部分计算过程效率不够优异，系统界面不够美观等。接下来的工作中，会收集各类问题，做进一步的优化处理，听取核电站方的宝贵意见，不断提升平台的运行效率和各方面性能，将平台向更加智能化的方向发展，争取能够在保证效率和准确率的基础上，提供一些决策支持。
参考文献（略）
核电站工程与普通的建筑工程相比，工作量大，流程复杂，人员权责更细化，要求更严格。因此，本平台在与辽宁红沿河核电有限公司洽谈明确需求的基础上，结合精细化管理思想，将目标主要集中在材料储备量分析、问题及时反馈、偏差预警以及方便工作人员阅读文档等方面，进一步将平台划分为工程进度监管、储备量分析、现场问题进度协调、偏差预警、工程文件管理和基础配置管理六个功能模块，应用软件开发的思想完成设计开发。六个模块没有涵盖核电站工程的全部流程，但能够解决一些实际问题，具有较大的实际意义。
目前平台是 1.0 版本，已部署在企业内部服务器，进入试运行阶段。应用该平台后，细化了部分工作内容，解决了一些问题，但不够全面，同时存在一些问题，比如部分计算过程效率不够优异，系统界面不够美观等。接下来的工作中，会收集各类问题，做进一步的优化处理，听取核电站方的宝贵意见，不断提升平台的运行效率和各方面性能，将平台向更加智能化的方向发展，争取能够在保证效率和准确率的基础上，提供一些决策支持。
参考文献（略）