油田地面工程协同设计研究

1、油田地面工程协同设计研究 油田地面工程协同设计研究 摘 要：近年来，计算机支持的协同工作CSCW被应用于越来越广泛的社会领域中。协同设计即是CSCW在设计领域的应用之一。本文对协同设计在油田地面工程中的应用进行了深入研究。 关键词：协调设计 油田 地面工程 一、引言 油田地面工程是相当庞杂的，一个油田系统会覆盖几十或者上百平方公里的特大生产系统，它资金密集并且技术集中，其中的设计往往需要化学工程、地质工程、石油工程、机械工程、信息与控制工程、建筑工程、动力工程、环境保护工程等多个学科共同工作。一项设计任务往往需要不同的设计院和专业的技术人员共同协作来完成设计任务；即使是油田内部的一项局部设计，

2、也得由采油厂技术人员于设计院协作完成。因此必须综合运用现代计算机科学和网络通信以及油田地面工程等最新技术，研究协同设计，开发面向油气田地面工程的协同设计系统。 二、协同设计及其关键技术 1.协调设计的根本概念 协同设计是计算机支持的在设计方面的一个重要研究领域，是为了完成某一设计目标，由至少两个主体通过一定的相互协同机制和信息交换，以不同的设计任务共同来完成这一设计目标。它主要运用集成化原理和并行工程，协调设计者之间的关系，在设计的早期发现可行变化，使得设计没有延迟的连续进行。 2.协同设计的特点 协同设计的功能决定了一个完善的协同设计系统有以下特点： 多主体性：设计活动由至少两个专家参与，而

3、他们通常是独立的，并且单独具有经验、领域知识和一定的问题解决能力。 协同性：各个设计专家协同完成共同设计目标的机构，包括各设计专家间的通信协议、冲突检测、通信结构和仲裁机制。 灵活性：参与设计的专家数目可以动态地减少或增加，体系结构也灵活多变。 以上特点决定了协同设计系统是一种能提高设计效率和速度的工具。这种计算机支持的团队合作可以使设计小组和企业内的合作有效进展，现代市场也迫使企业利用集成产品设计等提高产品设计速度。 3.协同设计的关键技术 计算机支持的协同设计兼有CAD和协同工作两方面的特性，这两者不是简单的叠加，而是相互促进和开展的有机结合，CSCW为CAD提供了理论指导，而研究协同设计

4、对CSCW的开展也起到积极的作用。在CSCW方面，它与众多的协同工作技术紧密相关；同时，支持产品全生命周期的CAD也是CSCW的具体工作内容，它也包含CAD领域的一切关键技术。协同设计系统开发的关键是将CSCW和CAD技术有机的融合，来满足群体工作的需要。其中最根本的关键技术主要集中在三个方面：协同工作机制和系统结构、产品模型以及一致性的维护。产品模型关系到支持多领域产品模型的产生和共享模型的内容；一致性维护涉及到模型在设计过程中的数据管理，分布式数据存储用户的一致性维护；系统结构是系统的构建机制和软件的组织，它决定使用哪些系统特性能为设计者提供最大的柔性和方便，提高设计者之间的交互性等问题。

5、 三、油田地面工程协同设计系统的设计 新的应用体系是需要一个很好的系统框架结构的。“浏览器/效劳器B/S结构是目前很流行的体系结构，其优点是互换性强，操作风格统一以及客户端维护本钱低，对效劳器与数据库实行集中管理也较为方便。缺点为客户端只能在稳定的联网下使用，不能适应离线状态等复杂情景；系统使用的效劳器软硬件本钱及其维护本钱较高，当用户规模快速扩大时问题更为突出；浏览器比拟适合网络浏览型的应用，但是对于复杂交互处理的表现能力较差，与其他客户端软件如Office协同工作不好。 由此，2003年以来一些国际企业与研究机构提出“回归Client/Server的口号以及“强客户端(Rich Clien

6、t)与“聪明客户端Smart Client的新概念，其中“对等网络是其中重要的技术实现方案，通过客户端之间的直接访问，提高系统灵活性，降低系统应用本钱。据Gartner集团的最新预测，到2005年底会有10%的商业应用使用到该类新技术。我们的协同工作系统前瞻性地采用了国际上刚刚兴趣的“扩展对等网络技术作为根本系统体系结构，把“对等网络与C/S结构、“强客户端模式完美结合起来，防止了B/S结构的局限性，又实现了分布式计算的功能。 协同设计系统在体系结构上可分为分布式、集中式和混合式结构，在局域网范围内，参与协同人数不是很多的情况下，采用集中式结构比拟合理。协同设计系统在时间上可分为同步协同设计和

7、异步协同设计，为保证协同设计系统的完整性，我们对同步和异步都提供支持。在具体实现上，用C/S模式构建于SUN公司的J2EEJava 2 Enterprise Edition体系上，用JDBC接口实现与数据库的连接。基于C/S模式提出的系统总体结构共分成五个局部，包括图纸文档管理、人员/工程管理、访问控制、协同工具及知识管理。五个子系统都需要数据库的支撑，而且几个系统间数据交互都要通过数据库这个中介。对整个系统的访问是从访问控制系统开始的，通过身份认证的用户就可以选择进入另外四个子系统。其中人员/工程管理的权限只对于拥有总工程设计师身份的用户或工程负责人开放，普通设计者无权限使用该局部功能；对于

8、总工程设计师和工程负责人，该模块也是有区别地对其进行开放。我们将油田地面工程协同设计系统按功能主要分成五个子模块： 1.访问控制：用户进入系统的第一道关卡，用来记录用户的身份并授予适当的使用权限。 2.协同工具：包括实现协同设计的交流工具及主要协同工具。 3.图纸文档管理：包含对设计图纸及技术文档的管理及使用功能。 4.人员/工程管理：人员/工程管理模块根据登录用户的身份适当释放权限，用户通过该模块对整个油田地面工程协同设计的设计专家进行调度和管理；同时还可对工程进行管理。 5.知识管理：对进行协同设计的所有用户提供技术支持和提供标准及实例查询。 由系统的需求及设计过程的实际工作需要，我们约定

9、，在油田地面工程协同设计系统中，通过授权的用户分为三类：普通设计师、工程负责人和总工程设计师。普通设计师只拥有修改自己信息的权限，不能管理工程以及及其它用户的权限；工程负责人有权对所在工程组内人员进行合理分配，对所在工程组的信息进行修改；总工程设计师拥有对整个系统的所有用户的任务分配调度及修改工程信息、修改数据库等权限。数据网络协同应用与管理用户四层结构中，用户层作为所有功能模块的容器，它管理主用户界面和模块的调用，还有模块之间的信息交互。它同时拥有与各模块和Service层之间的接口。首先获得Service层的接口，在调入一个功能模块时，分配一套Service层的接口给该模块，使该模块可以直

10、接调用下层的Service并且与其它模块互不干扰，这样处理有几个优点：1直接与Service层打交道，提高模块的执行效率。(2)各模块都拥有跟Service层之间的独立接口，因此各模块可以并发工作并且互不干扰。 Service层与上层的接口有两局部，被封装成两个类，一个类封装了提供上层调用的请求函数，另一个类是提供应上层重载的纯虚类。通过这种设计可以：(1)上层请求和给上层应答之间实现异步，上层在发出了请求之后不需要阻塞等待，Service在效劳完成时主动回调相应上层函数进行通知；(2)协同系统的客户端不再是过去单纯的请求应答型客户端，为实现分布式计算，它已融合了局部“效劳器功能，向其他客户端提供效劳功能。 四、结论 综上所述，基于计算机支持的协同设计可以提高信