POSC數(shù)據(jù)模型與我國石油工業(yè)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化

1、POSC數(shù)據(jù)模型與我國石油工業(yè)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化袁 滿(黑龍江省大慶市 大慶石油學(xué)院計算機學(xué)院)1 前言隨著計算機的普及，尤其是隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，為石油工業(yè)的現(xiàn)代化管理提供了基礎(chǔ)保證平臺。這一基礎(chǔ)平臺為石油工業(yè)發(fā)展的信息化、管理的現(xiàn)代化提供了優(yōu)越的環(huán)境，而信息化的前題是數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化，只有實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化，才能實現(xiàn)石油工業(yè)中各企業(yè)間信息的共享，才能使管理現(xiàn)代化。只有對石油工業(yè)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化，才能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)交換的標(biāo)準(zhǔn)化。在世界上，石油工業(yè)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化，不只是我國一直在從事這方面的研究，國外一些著名的大公司與相關(guān)的組織也一直在從事這方面的研究。1990年，美國的BP Exp

2、loration、Chevron Corporation、Elf Aquitaine、Mobile Copoartion及Texaco Inc等五大石油公司聯(lián)合發(fā)起并成立了POSC組織，該組織是目前最具權(quán)威的一個石油數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化組織。它定義的數(shù)據(jù)模型從1.0、2.0、2.1、2.2一直發(fā)展到今天的到3.0規(guī)范，在這個規(guī)范的發(fā)展中，使這個通用模型日漸成熟。整個模型的定義反映了石油勘探與開發(fā)中各種業(yè)務(wù)關(guān)系及技術(shù)關(guān)系。經(jīng)過總結(jié)與精煉，我們給出了POSC數(shù)據(jù)模型核心精湛理念：“對象-活動-關(guān)聯(lián)特性”思想。無論是模型的建模理念，還是模型本身的組織思想對于我國石油數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化具有深遠的理論與應(yīng)用上的指意義。本

3、文對POSC數(shù)據(jù)模型精湛理念進行了詳細的剖析與論述，旨在使這種思想對于我國石油數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化能起到一定的指導(dǎo)作用。2 6W模型、對象及特性2.1 6W模型對象的概念是一個廣義的概念，它可能包括具體對象，也可能包括抽象對象。對象是由活動產(chǎn)生的，例如一口井，它是通過鉆井活動產(chǎn)生的一個對象。所以在這里我們提出與傳統(tǒng)觀念相反的概念，即認為數(shù)據(jù)是以活動為中心的，而不是以對象為中心的，對象間的作用產(chǎn)生了活動，而活動又產(chǎn)生了新的對象與特性。同樣，特性的作用,通過研究認為:數(shù)據(jù)有兩個主要的的作用，一個是用來描述對象本身的靜態(tài)特性，即描述對象不變屬性的那些特性，如一口井的編號、位置等信息，這部分特性以對象為中心；而

4、另一部分是用來描述對象與活動相互作用而產(chǎn)生的過程特性,即對象的動態(tài)特性。以活動為中心，在活動中既產(chǎn)生了特性，又有可能產(chǎn)生一些新的對象。在電信領(lǐng)域有人提出了描述業(yè)務(wù)活動的5W模型，這一模型具有通用性，基于這一模型，我們提出將油田整個活動的生命周期中涉及的業(yè)務(wù)抽象為一個“6W”模型，即某個活動是由誰(Who)發(fā)起的、在什么時間(When)發(fā)起的、在哪里(Wherer)發(fā)起的、為什么(Why)要發(fā)起這個活動、在這個活動中都涉及到了哪些(Which)對象、這些對象的特性是什么(What)。通過這個“6W”過程的提問，可以將某一業(yè)務(wù)活動中涉及的相關(guān)信息完全抽取出來，見圖1。實際上，在我們?nèi)粘５纳a(chǎn)與管理

5、過程中，每天都在有目的地從事著各種有規(guī)規(guī)律的，甚至是重復(fù)的活動。這些活動既包括生產(chǎn)活動，又包括管理活動，而每一種具體的活動都有其描述的特性。我們認為對象是為活動服務(wù)，活動的過程不是目的，最終是通過這些活動來達到某種目的。所以活動本身象一個膠水，它暫時將一些相關(guān)對象粘合在一起，由這些對象的聯(lián)合作用完成一個活動。2.2 對象、活動、特性及關(guān)聯(lián)關(guān)系在一個活動的生命周期中，一個活動可能會涉及到若干個對象，同時該活動也可能會產(chǎn)生一些新的對象；通常情況下，一個大的活動可能要由若干個子活動組成；特性是對對象、活動、對象與對象間的臨時關(guān)系、對象與活動間的臨時關(guān)系及活動與活動間臨時關(guān)系的描述。一個活動中涉及的特

6、性包括：描述對象本身的靜態(tài)特性一、對象與對象臨時關(guān)系特性一、對象與活動臨時關(guān)系特性以及活動與活動臨時關(guān)系特性一。它們間的關(guān)系見圖2。一個大的活動可能要分成幾個子活動才能完成，而每個子活動與大活動具有相似性。每一個子活動可能又有幾個子子活動組成，每個子子活動又會產(chǎn)生新的對象或特性。圖3表示了一個活動通常是由n個子活動組成的，每一個子活動中可能會涉及一組對象，這些對象間相互作用可能會又產(chǎn)生一些新的對象。圖3中的圓表示該子活動所涉及的對象，這些對象可能是原來就存在的，也可能是由該子活動產(chǎn)生的。從圖3中還可以看出，一個活動通常是按照活動的進度表來進行的，每一個子活動進行時必須遵循該子活動的模板，隨著時

7、間的向前推移，這n個子活動在逐漸進行，直到每一個子活動完成了，這一大活動才被完成。對象、活動、特性及關(guān)聯(lián)關(guān)系在數(shù)據(jù)建模中占有很重要的地位，下面我們對它們進行一一討論。3 對象的分類定義3.1 高層分類POSC將對象分成了兩大類，一類是與技術(shù)有關(guān)的技術(shù)對象，另一類是與業(yè)務(wù)有關(guān)的業(yè)務(wù)對象,見圖4。在油田勘探、開采等活動中涉及的對象相當(dāng)繁多，其中的業(yè)務(wù)對象關(guān)系既包括了拓撲對象，又包括了文檔規(guī)范對象；而拓撲對象又細化為可定位的對象與空間對象，這里的空間對象主要包括點、線、面、體等?？啥ㄎ坏膶ο蠹劝擞傻卣鸾忉屗@得的地質(zhì)特征對象，同時又包括了對井筒中地質(zhì)特征的解釋對象,地球特征又包括若干個用來描述地

8、球特征的對象。3.1 材料對象的分類圖5給出了POSC數(shù)據(jù)模型中關(guān)于材料的分類。這一材料對象模型包括了油田中所涉及到的各種材料對象。從圖 5可以看出，材料對象包括了生產(chǎn)中使用的設(shè)備、巖石材料及各種流體材料，同時將文檔也歸結(jié)到材料對象模型中去了。3.3 通用設(shè)施對象分類從圖 4中還可以看出，在油田的整個生命周期中廣泛使用的設(shè)施(Facility)屬于可定位對象。該對象又是由若干個對象組成的，其中占有很大比例的對象是通用設(shè)施對象(General_Facility)，它包括的對象見圖 6。這些設(shè)施主要是指地面上的一些設(shè)備，并不包括井筒中的一些設(shè)施。在通用設(shè)施對象的分類中包含了油田生命周期中涉及到的各

9、種地面設(shè)施。3.4 井筒中設(shè)備對象的分類無論是生產(chǎn)井還是注入井或者是其它類型的井，為生產(chǎn)或測試的目的，在井筒中安裝了許多的設(shè)備，如在機采井中安裝了抽油桿、抽油泵、各種閥等。這些井下設(shè)備對象的分類見圖 7所示。3.5 描述對象的屬性通過上面的討論可知，對象之所以存在千差萬別，是因為不同類別的對象具有不同的屬性，所以POSC的數(shù)據(jù)模型對每一個對象均定義了描述其特性的屬性。例如同是屬于材料(Material)對象中的巖石樣本的巖芯(Core)與巖石薄片(Rock_Thin_Section)，它們除了從它的父類巖石樣本中繼承了通用屬性之外，還各自定義了它們相區(qū)分的屬性，如Core定義了wellbore

10、屬性，以表明它是取自于哪一口井；而Rock_Thin_Section對象定義了sample_thickness屬性，以反映該巖石薄片的厚度。不同的類型的屬性描述對象不同方面的信息，如拓撲屬性能夠描述該對象與其它對象間的拓撲關(guān)系。在POSC數(shù)據(jù)模型中，從不同的角度定義對象的屬性，以實現(xiàn)從不同的方面描述對象的目的。3.6 關(guān)于對象分類的總結(jié)為描述石油勘探與開發(fā)中的各種活動，POSC定義了豐富的對象。在上文中，我們通過對對象分類的討論可知，在POSC中，對各種類型的對象采用科學(xué)的方法進行了細致的分類?？梢郧迩宄乜闯鲈赑OSC數(shù)據(jù)建模中涉及的基本原子對象就是這樣各種類別的對象。而POSC對這些對象進

11、行了明確的定義，并對描述各種類別對象的屬性進行了定義。所以在一個具體的活動中，實際參與的是一些對象的集合，這些對象既包括了技術(shù)對象，又包括了各種業(yè)務(wù)對象，是這些對象相互作用的結(jié)果才完成了某一活動。4 活動的分類定義4.1 活動的分類POSC在2.2版本中，對活動進行了分門別類的定義，即活動(Activity)定義了若干種子類實體，而到了3.0版本只定義了一個實體Activity。為了反映不同的活動類別，在Activity實體中通過屬性kind來標(biāo)識該活動屬于哪一種類型。POSC將油田生命周期中的活動從大類上定義為：井筒活動、電纜地層測試活動、瞬時壓力測試活動、油藏摸擬活動、定向勘測分析活動、泥

12、漿分析活動、礦物表征活動、流體分析活動、地學(xué)解釋活動、材料處理活動、生產(chǎn)活動、樣本采集活動等。4.2 描述活動的特性通過上面的討論可知，活動也是由特性表征，為此我們將描述活動的特性總結(jié)在表1中。表1描述Activity的顯示屬性屬性名稱類型含義IdentifierStringElement活動標(biāo)識DescriptionStringElement對活動的描述instance_create_dateTimestampElement實例創(chuàng)建時間instance_creatorStringElement活動的發(fā)起者last_updatedTimestampElement活動的最后更新時間last_up

13、dated_byStringElement活動的更新者SourceStringElement該活動數(shù)據(jù)的提供方activity_contextIntanceElement描述活動的環(huán)境信息Containg_activityInstanceElement所包含的子活動CostMoneyElement活動所花的費用start_timeTimestampElement活動開始的時間DurationQuantityElement活動持續(xù)的時間end_timeTimestampElement活動結(jié)束時間KindInstanceElement活動的類型ref_existence_kindInstanceE

14、lement活動正在進行或計劃中ref_transient_periodInstanceElement活動的周期naming_systemInstanceElement活動命名所遵循的規(guī)則的定義機構(gòu)除此之外，它定義了一些反映與該活動有關(guān)的一些逆屬性,逆屬性通常是該活動涉及的一些其它對象實例，通過逆屬性的形式，POSC的數(shù)據(jù)模型將活動中涉及的一些相關(guān)對象捆綁在一起。例如，這里的屬性involved_object屬性是activity的一個逆屬性，它是一個集合的類型，其中集合中的元素是若干對象實例，由該屬性定義該活動中涉及的各種對象。5 關(guān)聯(lián)關(guān)系活動中會涉及若干個對象，這些對象之間或者是對象與活動

15、之間等都有可能建立臨時關(guān)系，例如在完井活動中一個完井段與某一井筒建立的臨時關(guān)系以及在作業(yè)活動中主方與承包方間的臨時關(guān)系或者是某一設(shè)備與另一個設(shè)備間的臨時聯(lián)結(jié)關(guān)系等。在POSC數(shù)據(jù)模型中，以活動為中心將相關(guān)的對象組織在一起，這些對象之間可能會建立臨時關(guān)系，也可能建立永久關(guān)系。這些不同對象間的相互作用便導(dǎo)致了相應(yīng)的活動。POSC中的關(guān)聯(lián)關(guān)系由Association與Transient_Association來描述。6 特性模型在POSC數(shù)據(jù)模型中，特性數(shù)據(jù)模型與對象、活動等捆綁在一起，用來描述對象的靜態(tài)與動態(tài)特性。在POSC的Epicentre 3.0版本中定義了395個特性實體，例如僅密度一項就

16、定義了幾個不同的密度：Pty_liquid_density、Pty_solid_density、Pty_density_molar、Pty_bulk_density、Pty_charge_density、Pty_critical_density、Pty_current_density、Pty_current_density_linar、Pty_density_vapor、Pty_matrix_density、Pty_reduced_density、Pty_saturated_bulk_density等。POSC為了滿足擴充性的需要，還定義了一些通用的，由企業(yè)根據(jù)自己的實際來定義一些新的特性的特

17、性實體，這些實體包括: Pty_generic_angle、 Pty_generic_binary、 Pty_generic_boolean、 Pty_generic_date、 Pty_generic_daytimeinterval、 Pty_generic_element、 Pty_generic_enumeration、 Pty_generic_integer、 Pty_generic_line、 Pty_generic_location、 Pty_generic_logical、 Pty_generic_money、 Pty_generic_point、 Pty_generic_qua

18、ntity、 Pty_generic_ratio、 Pty_generic_rational、 Pty_generic_real、 Pty_generic_string、 Pty_generic_surface、 Pty_generic_time、 Pty_generic_volume。這些特性實體是3.0版本新增的，這就為企業(yè)定義自己特有的特性奠定了基礎(chǔ)。5 井下作業(yè)活動在POSC中的描述按照6W模型可以將井下作業(yè)涉及的相關(guān)對象總結(jié)在表2中。表2三種模型的對比6W模型POSC數(shù)據(jù)模型井下作業(yè)模型涉及的技術(shù)對象與業(yè)務(wù)對象POSC數(shù)據(jù)模型中的屬性井下作業(yè)中是否有此項Who活動的發(fā)起者Instan

19、ce_creator活動的合作者cause_association(V)數(shù)據(jù)的提供者(商)Source與合作者間建立的合同(合同管理)Contract合同雙方的義務(wù)與職責(zé)contract_obligationGuideline_complianceGuideline_or_privilege實例的更新者last_updated_byWhen活動的起始時間start_time活動持續(xù)時間Duration活動的結(jié)束時間end_time實例創(chuàng)建時間instance_created_date實例的最后更新時間last_updated活動發(fā)生的周期ref_transient_period活動進度表Sch

20、edual對進度的約束及遵循的規(guī)則constraint_forconstraint_by進度情況記錄describing_schedual記錄活動的完成情況fulfillfulfillmentwhere活動發(fā)生的地點located_by_spatial_object活動發(fā)生的周邊環(huán)境activity_context涉及到的坐標(biāo)系coordidate_system_contextWhy活動的分類kind對活動的描述descriptionWhich活動中涉及的業(yè)務(wù)對象與技術(shù)對象involved_objectWhat活動中產(chǎn)生或涉及的數(shù)據(jù)集data_collection該實例存儲在哪一個數(shù)據(jù)集pop

21、ulate產(chǎn)生的一些過程數(shù)據(jù)process_data定義的過程數(shù)據(jù)項的名稱process_data_item活動中產(chǎn)生的或涉及的特性pty_genral_property更新后的數(shù)據(jù)集update_collectionPOSC數(shù)據(jù)模型在2.2之前，它的可擴充性還是很差的，為適應(yīng)不同組織對該數(shù)據(jù)模型的需求。在定義3.0模型時充分考慮了不同組織的通用性問題，在3.0版本中,各個組織根據(jù)自己的實際需求，可以對對象以及活動特性進行擴充定義。而對活動的定義也充分考慮這了一點，以2.2之前，對活動定義了若干個子類，后來發(fā)現(xiàn)這些子類的定義只能滿足某些組織的需求，而不能滿足另外一些組織的需求，所以在3.0版本

22、中，取消了在2.2中對活動(Acivity)定義的子類，而取而代之的則是在Acivity中增加一個屬性Kind用來標(biāo)識該活動是屬于哪一類活動，與此同時該屬性也是一個開放的，不同的組織可以根據(jù)需要對其進行追加定義。6 我國石油標(biāo)準(zhǔn)化存在的一些問題首先，在我們石油工業(yè)，以前由于組織與管理分離的原因，使得這些不同的組織在管理與制定標(biāo)準(zhǔn)時，只考慮自己企業(yè)關(guān)心的那部分，而與其它組織相交織的地方就忽略了。由于目前，我國的石油工業(yè)開始進行統(tǒng)一組織與管理，致使原來制定的一些標(biāo)準(zhǔn)不能滿足目前的要求。所以在制定數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)時要有一個全局的觀點，對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一考慮，這樣制定出的標(biāo)準(zhǔn)才能夠滿足行業(yè)內(nèi)部各個企業(yè)間的需求，才

23、能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享。目前我們的石油勘探與開發(fā)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中對技術(shù)方面的數(shù)據(jù)關(guān)心的程度很高，但對管理方面的關(guān)心程度就非常低，所以在我們的石油勘探與開發(fā)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中可以找到關(guān)于生產(chǎn)、科研、實驗等方面的所謂的技術(shù)數(shù)據(jù)，而管理方面的數(shù)據(jù)則是很少。有些數(shù)據(jù)在定義過程中存在著重復(fù)的現(xiàn)象，而有些數(shù)據(jù)在定義中還存在著二義性，例如一個數(shù)據(jù)項多種解釋、不同的名稱反映的是一個數(shù)據(jù)項等。所以，這些標(biāo)準(zhǔn)過不能滿足現(xiàn)代管理的需要，所以在進行我國石油行業(yè)數(shù)據(jù)建模時必須全盤考慮，以全局的觀點作為需求考慮我們的數(shù)據(jù)模型，以反映石油勘探、生產(chǎn)、煉化、銷售及管理等的一個集成的數(shù)據(jù)模型。而POSC的數(shù)據(jù)模型在這方面是我們一個很好的參考。7

24、POSC數(shù)據(jù)模型及建模思想的指導(dǎo)意義POSC數(shù)據(jù)模型技術(shù)從以下幾個方面對我國石油工業(yè)建模的指導(dǎo)意義：POSC數(shù)據(jù)模型Epicentre的核心思想是“對象活動關(guān)聯(lián)特性”。這一思想與6W模型的思想是一致的。POSC通過對油田勘探與開發(fā)整個生命周期中涉及的對象進行細致地分類、并將這些對象按照層次關(guān)系組織在一起；而將油田勘探與開發(fā)整個生命周期中的各個事件按活動進行組織，認為每一個具體的事件都是一個活動，這個活動可能還包括若干個其它的子活動；在活動過程中，對象之間、活動之間或?qū)ο笈c活動之間會建立起一臨時關(guān)系；無論是對象、活動還是它們各自的臨時關(guān)系或之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系的均由特性描述。這就是POSC數(shù)據(jù)模型的核

25、心理念。POSC依據(jù)這一理念進行數(shù)據(jù)的需求分析、并采用樸素的面向?qū)ο蟮慕Ｋ枷雽⒂吞锟碧脚c開發(fā)生命周期中的對象、活動、特性及關(guān)聯(lián)關(guān)系進行了統(tǒng)一建模。在我國的石油建模中，這一思想是很值得借鑒的。具體來講，我們可以從發(fā)下幾個方面借鑒POSC數(shù)據(jù)模型的思想：(1) 對象的組織觀點：將各種對象進行分類，并抽取各類對象的共同特性，將這些對象從高層的角度抽象為技術(shù)對象與業(yè)務(wù)對象，認為其它對象均是這些對象的子類；(2) 以活動為中心的觀點：將油田中發(fā)生的各種事件抽象為活動，以活動為中心組織相關(guān)對象，在這些對象間或活動間以及對象與活動間可能會建立起一些臨時關(guān)系，這個臨時關(guān)系由關(guān)聯(lián)關(guān)系描述；(3) 信息重用性：

26、無論是對象、活動、還是關(guān)聯(lián)關(guān)系，均是按照層次組織的，這就為信息重用奠定了基礎(chǔ)，對于重復(fù)的信息不必在子類中進行定義，而采用繼承機制直接從父類中直接繼承；(4) 可擴充性：在這里，我們所說的可擴充性包含兩個方面的含義：一個是指模型本身結(jié)構(gòu)的可擴充性、另一個是模型中對象實例的可擴充性。由于POSC數(shù)據(jù)模型采用面向?qū)ο髾C制組織，所以它的擴充性是層次模型本身所固有的性質(zhì)。在實際中，可以根據(jù)具體的需要來定義一個新的對象。Epicentre 3.0加強了對模型實例的擴充性，例如，為了描述對象或活動的某些特殊特性，在模型中沒有顯示定義的情況下，可以利用實例的擴充性原理來擴充一些新特性;(5) 特性的一次定義多次引用：在POSC數(shù)據(jù)模型中，對同一特性只定義一次