劉 震，侯 偉，單華偉

(1.航天恒星科技有限公司，北京 100086；2.哈爾濱航天恒星數(shù)據(jù)系統(tǒng)科技有限公司，黑龍江 哈爾濱 150028)

1 引 言

按照我國加快建設交通強國建設要求，“十四五”期間將進一步開展“交通設施數(shù)字感知，信息網(wǎng)絡廣泛覆蓋，運輸服務便捷智能，行業(yè)治理在線協(xié)同，技術應用創(chuàng)新活躍，網(wǎng)絡安全保障有力”的數(shù)字交通體系建設。如何科學、有效的開展智慧化路網(wǎng)工程建設，加速構建數(shù)字交通體系成為亟需研究和解決的問題[1]。針對智慧路網(wǎng)信息化工程的主要問題及特征，提出基于系統(tǒng)工程方法的智慧路網(wǎng)工程管理模式，推動智慧化路網(wǎng)建設的科學化、系統(tǒng)化和規(guī)范化發(fā)展，為新時代下的智慧化路網(wǎng)建設管理提供參照，其管理方法和實踐經(jīng)驗對交通強國戰(zhàn)略信息化建設具有借鑒意義。

2 智慧路網(wǎng)信息化工程主要特征

“十三五”期間，交通運輸行業(yè)以數(shù)據(jù)為關鍵要素，加快行業(yè)信息化重點工程和示范試點工程建設，交通運輸信息化數(shù)字化發(fā)展不斷提升水平。目前，基礎設施電子地圖基本全覆蓋，視頻等動態(tài)監(jiān)測范圍不斷擴大，高速公路視頻監(jiān)控和電子不停車收費系統(tǒng)(ETC)廣泛覆蓋，以不同形式的智慧化路網(wǎng)信息化建設取得長足發(fā)展[1]。但是還存在數(shù)據(jù)基礎薄弱，數(shù)據(jù)采集及動態(tài)感知的范圍較窄、深度不夠；應用協(xié)同性不強，不同方式和領域之間發(fā)展不平衡，縱向一體化協(xié)同應用較少，橫向綜合性應用整合不充分；先進信息技術與交通運輸?shù)娜诤仙疃?、廣度仍顯不足，可規(guī)?；瘡椭仆茝V的模式和標準尚未形成等諸多問題[2]。綜合“十三五”期智慧化路網(wǎng)建設情況及《數(shù)字交通“十四五”發(fā)展規(guī)劃》，未來智慧路網(wǎng)信息化工程將呈現(xiàn)如下特征：

復雜性日益提升。包括建設需求考核指標復雜、應用技術復雜、研制過程復雜、集成難度復雜、管理復雜、跨部門跨領域跨學科協(xié)同復雜、工作環(huán)境復雜、涉及科學問題復雜等多個特征。

巨型性愈加顯現(xiàn)。新時代智慧化路網(wǎng)建設不僅涉及到前期工程的融合，也涉及到智慧化項目建設子任務數(shù)量巨大，各子系統(tǒng)之間的跨領域、跨系統(tǒng)協(xié)同，多專業(yè)協(xié)作廣泛等特征。

風險性越來越高。由于項目建設復雜性高、實施內(nèi)容廣泛導致項目風險項較高，包括對多需求、多目標應用的高技術風險以及由于跨部門、跨學科帶來的管理風險。

方案設計、技術攻關、工程實施、協(xié)同創(chuàng)新、應用驗證、管理保障、工程運維之間的高動態(tài)緊耦合越來越強。

3 基于航天系統(tǒng)工程的智慧化路網(wǎng)管理模式

3.1 航天系統(tǒng)工程方法

航天系統(tǒng)工程方法是從需求出發(fā)，綜合多種專業(yè)技術，通過分析、綜合、試驗的反復迭代過程，開發(fā)出一個滿足使用要求、整體性能優(yōu)化的系統(tǒng)。該方法在航天項目管理中得到廣泛應用，并在實際應用中不斷延伸發(fā)展[3，4]。航天系統(tǒng)工程作為系統(tǒng)工程理論、方法與技術在航天領域的具體應用，其成功實踐證明了系統(tǒng)工程的科學性和有效性。坐標系每一點都對應著某一研制階段、認識階段和某項專業(yè)技術，代表一種工作狀態(tài)。每一點(即每一個工作狀態(tài))都無法脫離管理。

3.2 基于航天系統(tǒng)工程的智慧路網(wǎng)設計

基于航天系統(tǒng)工程方法，以黑龍江某高速公路為研究對象，建立基于航天系統(tǒng)工程的智慧路網(wǎng)系統(tǒng)工程架構，從邏輯維、時間維及專業(yè)維三個不同維度對智慧路網(wǎng)實施進行設計。在建設邏輯維度自上而下進行需求分解，以新時期交通強國戰(zhàn)略對智慧路網(wǎng)的建設要求為導向，對路網(wǎng)監(jiān)管與決策需求逐級分解，建立科學的需求分解體系，指導系統(tǒng)構建及要素建設。同時，在專業(yè)維度開展自下而上的要素建設對應、對各建設內(nèi)容、技術進行分解對應，最終進行專業(yè)技術集成確定系統(tǒng)的整體功能和性能指標。在此基礎上，從時間維度上建立從項目設計、實施、驗證到運維進行一體化管理應用，確定項目整體的各階段及進度基準。

3.3 基于航天系統(tǒng)工程的智慧路網(wǎng)管理體系

基于系統(tǒng)工程方法，可將智慧路網(wǎng)項目管理體系劃分為四個層次、共計十二個管理子體系，各管子體系實現(xiàn)智慧化工程在時間維度、邏輯維度及專業(yè)維度的有機統(tǒng)一，保障項目最終達到初始戰(zhàn)略[5]。

(1)戰(zhàn)略管理體系

戰(zhàn)略層統(tǒng)籌謀劃、指導，實現(xiàn)全局目標，主要包括戰(zhàn)略管理子體系。戰(zhàn)略管理系統(tǒng)以《交通強國建設綱要》《數(shù)字交通“十四五”發(fā)展規(guī)劃》為宏觀指導，以數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化為主線，以先進信息技術賦能交通運輸發(fā)展，強化路網(wǎng)治理養(yǎng)護，推動路網(wǎng)監(jiān)測服務智能化，有效提升精準感知、精確分析、精細管理、精心服務能力，促進綜合交通高質量發(fā)展為整體戰(zhàn)略。

(2)項目層管理體系

項目層側重于項目實施過程中的項目全過程全要素管理，主要包括技術管理子體系、計劃管理子體系、質量管理子體系、成本管理子體系、組織管理子體系、風險管理子體系，這6個子體系分別圍繞進度、質量、成本等要素進行綜合管控，支撐項目系統(tǒng)工程按時、保質、高效實施。

技術管理子體系——是對智慧化工程建設的方案設計、技術攻關、產(chǎn)品研制、技術集成等進行計劃、組織、協(xié)調和控制等一系列管理活動的總稱。

計劃管理子體系——是對智慧路網(wǎng)工程在計劃期內(nèi)各任務、系統(tǒng)、模塊應達到的產(chǎn)品品種、質量、產(chǎn)量和產(chǎn)值等生產(chǎn)活動指標，生產(chǎn)進度及相應安排的管理，是項目管理的主要依據(jù)。

質量管理子體系——是以整體績效提升為目標、一體化運營、開放融合和可持續(xù)發(fā)展的組織質量管理體系。包括面向持續(xù)應用的質量戰(zhàn)略與質量文化，面向組織的基礎質量管理，面向應用的質量方法與工具以及面向產(chǎn)品的產(chǎn)品質量保證。

成本管理子體系——是項目組織在成本方面指揮、控制、協(xié)調等活動。通常包括制定成本方針和成本目標，開展成本控制與成本保證，進行成本分析和成本改進。

組織管理子體系——對相關利益主體所構成的全團隊的組織與管理，包括技術組織機構、管理機構的設立，運行模式的選擇以及評估等促進跨部門、跨系統(tǒng)之間的協(xié)同，使項目用戶主體、實施團隊、后續(xù)運維團隊之間形成縱橫有序、銜接緊密、運籌科學的有機整體。

風險管理子體系——以降低或消除事件的不確定性對項目產(chǎn)生的消極影響、提升組織應對不確定事件的能力等為目標的相關管理要素集合，包括技術風險、成本風險、進度風險、法律風險及管理風險等。

(3)支撐層理體系

支撐層強調項目的全方位保障，主要包括知識管理子體系、供應鏈管理子體系、人力管理子體系，支撐層管理體系圍繞知識、供應鏈、人力資源等管理要素進行指揮與控制，為基于系統(tǒng)工程的智慧路網(wǎng)建設實施提供基礎保障。

知識管理子體系——圍繞實現(xiàn)“分散的知識集中化，個體的知識組織化，隱形的知識顯性化，孤立的知識共享化”這一目標，系統(tǒng)梳理標準規(guī)范和專利，開展隱性知識挖掘，強化內(nèi)外部知識協(xié)同，逐步建立支撐項目持續(xù)運維應用的特色知識體系；以知識的獲取、共享、應用為主線，以知識管理信息化系統(tǒng)建設為抓手，構建全面的知識管理體系。

供應鏈管理子體系——聚焦在供應商管理、外協(xié)外包、采購管理，包括零部件、原材料的選擇評價，是在區(qū)域交通一體化體系框架之下，通過成熟的供應鏈管理方法和理論，采取有針對性的管控措施，確保供應質量、效益、效率的有機平衡，有力支撐各生產(chǎn)任務，打造以供應質量為核心，兼顧效益與效率，快速響應實施需求的供應鏈管理體系。

人力管理子體系——突出“以價值創(chuàng)造者為本”的價值導向，以推動組織能力提升和員工價值增長為核心任務，以提升人力資源效能為目標，以推進人力資源管理工作轉型為手段，發(fā)揮人力資源政策與規(guī)則的導向作用，加強核心人才隊伍建設，為項目的持續(xù)化應用、跨部門系統(tǒng)協(xié)同提供人才保證和智力支持。

(4)基礎層管理體系

基礎層提升項目工程管理效率，是確保戰(zhàn)略層、項目層及支撐層各管理子體系落地的重要一環(huán)，主要包括制度、流程和信息化三個方面。各管理子體系的落地實施，都需要按照問題導向和發(fā)展導向，及時將管理子體系中的有效經(jīng)驗固化為流程、制度，并通過信息化手段進一步提高效率，這也是精細化管理的要義所在。

4 實踐情況及展望

4.1 應用實施情況

為進一步對基于航天系統(tǒng)工程的智慧化路網(wǎng)建設內(nèi)容、管理體系進行驗證，借助黑龍江省北斗高分綜合應用示范項目的實施，選取某高速路網(wǎng)開展應用示范及體系建設驗證工作，具體實踐情況如下：

在邏輯維度上，圍繞《交通強國建設評價指標體系》要求，以路網(wǎng)交通設施利用率、綜合交通智慧化水平、交通基礎設施空間資源集約化水平等3項關鍵指標開展自上而下的需求分解，形成路網(wǎng)宏觀動態(tài)監(jiān)測、智慧管理決策、路網(wǎng)智能養(yǎng)護調度等核心需求12項，建設形成智慧路網(wǎng)系統(tǒng)，制定道路養(yǎng)護決策模型、數(shù)據(jù)感知模型，設計路網(wǎng)無人機值守巡護作業(yè)方案、路網(wǎng)車輛巡護采集方案，實現(xiàn)高速公路路網(wǎng)的科學化、精細化作業(yè)，提升高速公路路網(wǎng)養(yǎng)護管理及作業(yè)任務效率60%以上。

在專業(yè)維度上，充分利用北斗導航定位、深度學習及大數(shù)據(jù)應用技術，發(fā)揮北斗三號全天時、全天候、高精度的技術特點，支撐無人機路網(wǎng)智能巡護及養(yǎng)護人員、車輛動態(tài)感知調度；發(fā)揮深度學習技術在視頻圖像解譯感知上的獨特優(yōu)勢，集成無人機、路網(wǎng)攝像頭等各類資源動態(tài)感知路網(wǎng)狀態(tài)；發(fā)揮大數(shù)據(jù)技術對海量數(shù)據(jù)的分析處理優(yōu)勢，實現(xiàn)路網(wǎng)各類數(shù)據(jù)的集成分析共享應用。

在時間維度上，采用全生命周期的設計模式將項目劃分為項目設計、實施、集成驗證、運維管理4個階段，并開展針對各個階段的產(chǎn)品分解結構(PBS)、工作分解結構(WBS)、組織分解結構(OBS)及資源分解結構(RBS)劃分，制定全階段計劃流程。項目最終進度績效指數(shù)優(yōu)于0.8、成本績效指數(shù)優(yōu)于1.12，實現(xiàn)了項目的協(xié)調建設和有序銜接。

4.2 后續(xù)應用展望

隨著交通強國戰(zhàn)略的進一步推進，以及各前沿技術的不斷發(fā)展，智慧路網(wǎng)建設的復雜性、巨型性、高風險性及各階段的高動態(tài)緊耦合特征將愈發(fā)凸顯，后續(xù)將持續(xù)結合《交通強國建設評價指標體系》不斷優(yōu)化項目工程管理體系，持續(xù)為交通強國戰(zhàn)略信息化工程項目實施提供服務。