POSC数据模型与我国石油工业数据标准化样本.doc

POSC数据模型与国内石油工业数据原则化
袁 满

(黑龙江省　大庆市 大庆石油学院　计算机学院)
1 前言
随着计算机普及，特别是随着计算机网络技术发展，为石油工业当代化管理提供了基本保证平台。这一基本平台为石油工业发展信息化、管理当代化提供了优越环境，而信息化前题是数据原则化，只有实现了数据原则化，才干实现石油工业中各公司间信息共享，才干使管理当代化。只有对石油工业数据原则化，才可以实现数据互换原则化。在世界上，石油工业数据原则化，不只是国内始终在从事这方面研究，国外某些知名大公司与有关组织也始终在从事这方面研究。
1990年，美国BP Exploration、Chevron Corporation、Elf Aquitaine、Mobile Copoartion及Texaco Inc等五大石油公司联合发起并成立了POSC组织，该组织是当前最具权威一种石油数据原则化组织。它定义数据模型从1.0、2.0、2.1、2.2始终发展到今天到3.0规范，在这个规范发展中，使这个通用模型日渐成熟。整个模型定义反映了石油勘探与开发中各种业务关系及技术关系。
通过总结与精炼，咱们给出了POSC数据模型核心精湛理念：“对象-活动-关联－特性”思想。无论是模型建模理念，还是模型自身组织思想对于国内石油数据原则化具备深远理论与应用上指意义。
本文对POSC数据模型精湛理念进行了详细剖析与阐述，旨在使这种思想对于国内石油数据原则化能起到一定指引作用。
2 6W模型、对象及特性
2.1 6W模型
对象概念是一种广义概念，它也许涉及详细对象，也也许涉及抽象对象。对象是由活动产生，例如一口井，它是通过钻井活动产生一种对象。因此在这里咱们提出与老式观念相反概念，即以为数据是以活动为中心，而不是以对象为中心，对象间作用产生了活动，而活动又产生了新对象与特性。
同样，特性作用,通过研究以为:数据有两个重要作用，一种是用来描述对象自身静态特性，即描述对象不变属性那些特性，如一口井编号、位置等信息，这某些特性以对象为中心；而另一某些是用来描述对象与活动互相作用而产生过程特性,即对象动态特性。以活动为中心，在活动中既产生了特性，又有也许产生某些新对象。
在电信领域有人提出了描述业务活动5W模型，这一模型具备通用性，基于这一模型，咱们提出将油田整个活动生命周期中涉及业务抽象为一种“6W”模型，即某个活动是由谁(Who)发起、在什么时间(When)发起、在哪里(Wherer)发起、为什么(Why)要发起这个活动、在这个活动中都涉及到了哪些(Which)对象、这些对象特性是什么(What)。通过这个“6W”过程提问，可以将某一业务活动中涉及有关信息完全抽取出来，见图　1。
事实上，在咱们寻常生产与管理过程中，每天都在有目地从事着各种有规规律，甚至是重复活动。这些活动既涉及生产活动，又涉及管理活动，而每一种详细活动均有其描述特性。咱们以为对象是为活动服务，活动过程不是目，最后是通过这些活动来达到某种目。因此活动自身象一种胶水，它暂时将某些有关对象粘合在一起，由这些对象联合伙用完毕一种活动。
2.2 对象、活动、特性及关联关系
在一种活动生命周期中，一种活动也许会涉及到若干个对象，同步该活动也也许会产生某些新对象；普通状况下，一种大活动也许要由若干个子活动构成；特性是对对象、活动、对象与对象间暂时关系、对象与活动间暂时关系及活动与活动间暂时关系描述。一种活动中涉及特性涉及：描述对象自身静态特性一、对象与对象暂时关系特性一、对象与活动暂时关系特性以及活动与活动暂时关系特性一。它们间关系见图2。
一种大活动也许要提成几种子活动才干完毕，而每个子活动与大活动具备相似性。每一种子活动也许又有几种子子活动构成，每个子子活动又会产生新对象或特性。图3表达了一种活动普通是由n个子活动构成，每一种子活动中也许会涉及一组对象，这些对象间互相作用也许会又产生某些新对象。图3中圆表达该子活动所涉及对象，这些对象也许是本来就存在，也也许是由该子活动产生。
从图3中还可以看出，一种活动普通是按照活动进度表来进行，每一种子活动进行时必要遵循该子活动模板，随着时间向前推移，这n个子活动在逐渐进行，直到每一种子活动完毕了，这一大活动才被完毕。
对象、活动、特性及关联关系在数据建模中占有很重要地位，下面咱们对它们进行一一讨论。
3 对象分类定义
3.1 高层分类
POSC将对象提成了两大类，一类是与技术关于技术对象，另一类是与业务关于业务对象,见图4。
在油田勘探、开采等活动中涉及对象相称繁多，其中业务对象关系既涉及了拓扑对象，又涉及了文档规范对象；而拓扑对象又细化为可定位对象与空间对象，这里空间对象重要涉及点、线、面、体等。可定位对象既涉及了由地震解释所获得地质特性对象，同步又涉及了对井筒中地质特性解释对象,地球特性又涉及若干个用来描述地球特性对象。
3.1 材料对象分类
图　5给出了POSC数据模型中关于材料分类。这一材料对象模型涉及了油田中所涉及到各种材料对象。
从图 5可以看出，材料对象涉及了生产中使用设备、岩石材料及各种流体材料，同步将文档也归结到材料对象模型中去了。
3.3 通用设施对象分类
从图 4中还可以看出，在油田整个生命周期中广泛使用设施(Facility)属于可定位对象。该对象又是由若干个对象构成，其中占有很大比例对象是通用设施对象(General_Facility)，它涉及对象见图 6。这些设施重要是指地面上某些设备，并不涉及井筒中某些设施。
在通用设施对象分类中包括了油田生命周期中涉及到各种地面设施。
3.4 井筒中设备对象分类
无论是生产井还是注入井或者是其他类型井，为生产或测试目，在井筒中安装了许多设备，如在机采井中安装了抽油杆、抽油泵、各种阀等。这些井下设备对象分类见图 7所示。

3.5 描述对象属性
通过上面讨论可知，对象之因此存在千差万别，是由于不同类别对象具备不同属性，因此POSC数据模型对每一种对象均定义了描述其特性属性。例犹如是属于材料(Material)对象中岩石样本岩芯(Core)与岩石薄片(Rock_Thin_Section)，它们除了从它父类岩石样本中继承了通用属性之外，还各自定义了它们相区别属性，如Core定义了wellbore属性，以表白它是取自于哪一口井；而Rock_Thin_Section对象定义了sample_thickness属性，以反映该岩石薄片厚度。不同类型属性描述对象不同方面信息，如拓扑属性可以描述该对象与其他对象间拓扑关系。
在POSC数据模型中，从不同角度定义对象属性，以实现从不同方面描述对象目。
3.6 关于对象分类总结
为描述石油勘探与开发中各种活动，POSC定义了丰富对象。在上文中，咱们通过对对象分类讨论可知，在POSC中，对各种类型对象采用科学办法进行了细致分类。可以清清晰地看出在POSC数据建模中涉及基本原子对象就是这样各种类别对象。而POSC对这些对象进行了明拟定义，并对描述各种类别对象属性进行了定义。因此在一种详细活动中，实际参加是某些对象集合，这些对象既涉及了技术对象，又涉及了各种业务对象，是这些对象互相作用成果才完毕了某一活动。
4 活动分类定义
4.1 活动分类
POSC在2.2版本中，对活动进行了分门别类定义，即活动(Activity)定义了若干种子类实体，而到了3.0版本只定义了一种实体Activity。为了反映不同活动类别，在Activity实体中通过属性kind来标记该活动属于哪一种类型。POSC将油田生命周期中活动从大类上定义为：井筒活动、电缆地层测试活动、瞬时压力测试活动、油藏摸拟活动、定向勘测分析活动、泥浆分析活动、矿物表征活动、流体分析活动、地学解释活动、材料解决活动、生产活动、样本采集活动等。
4.2 描述活动特性
通过上面讨论可知，活动也是由特性表征，为此咱们将描述活动特性总结在表1中。
表　1　描述Activity显示属性
属性名称
类型
含义
Identifier
StringElement
活动标记
Description
StringElement
对活动描述
instance_create_date
TimestampElement
实例创立时间
instance_creator
StringElement
活动发起者
last_updated
TimestampElement
活动最后更新时间
last_updated_by
StringElement
活动更新者
Source
StringElement
该活动数据提供方
activity_context
IntanceElement
描述活动环境信息
Containg_activity
InstanceElement
所包括子活动
Cost
MoneyElement
活动所耗费用
start_time
TimestampElement
活动开始时间
Duration
QuantityElement
活动持续时间
end_time
TimestampElement
活动结束时间
Kind
InstanceElement
活动类型
ref_existence_kind
InstanceElement
活动正在进行或筹划中
ref_transient_period
InstanceElement
活动周期
naming_system
InstanceElement
活动命名所遵循规则定义机构
除此之外，它定义了某些反映与该活动关于某些逆属性,逆属性普通是该活动涉及某些其他对象实例，通过逆属性形式，POSC数据模型将活动中涉及某些有关对象捆绑在一起。例如，这里属性involved_object属性是activity一种逆属性，它是一种集合类型，其中集合中元素是若干对象实例，由该属性定义该活动中涉及各种对象。
5 关联关系
活动中会涉及若干个对象，这些对象之间或者是对象与活动之间等均有也许建立暂时关系，例如在完井活动中一种完井段与某一井筒建立暂时关系以及在作业活动中主方与承包方间暂时关系或者是某一设备与另一种设备间暂时联结关系等。
在POSC数据模型中，以活动为中心将有关对象组织在一起，这些对象之间也许会建立暂时关系，也也许建立永久关系。这些不同对象间互相作用便导致了相应活动。POSC中关联关系由Association与Transient_Association来描述。

6 特性模型
在POSC数据模型中，特性数据模型与对象、活动等捆绑在一起，用来描述对象静态与动态特性。在POSCEpicentre 3.0版本中定义了395个特性实体，例如仅密度一项就定义了几种不同密度：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为了满足扩充性需要，还定义了某些通用，由公司依照自己实际来定义某些新特性特性实体，这些实体涉及：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_quantity、Pty_generic_ratio、Pty_generic_rational、Pty_generic_real、Pty_generic_string、Pty_generic_surface、Pty_generic_time、Pty_generic_volume。这些特性实体是3.0版本新增，这就为公司定义自己特有特性奠定了基本。
5 井下作业活动在POSC中描述
按照6W模型可以将井下作业涉及有关对象总结在表　2中。
表　2　三种模型对比
6W模型
POSC数据模型
井下作
业模型
涉及技术对象与业务对象
POSC数据模型中属性
井下作业中与否有此项
Who
活动发起者
Instance_creator
╳
活动合伙者
cause_association(V)
╳
数据提供者(商)
Source
╳
与合伙者间建立合同(合同管理)
Contract
╳
合同双方义务与职责
contract_obligation
╳
Guideline_compliance
╳
Guideline_or_privilege
╳
实例更新者
last_updated_by
╳
When
活动起始时间
start_time
√
活动持续时间
Duration
╳
活动结束时间
end_time
√
实例创立时间
instance_created_date
╳
实例最后更新时间
last_updated
╳
活动发生周期
ref_transient_period
╳
活动进度表
Schedual
╳
对进度约束及遵循规则
constraint_for
╳
constraint_by
╳
进度状况记录
describing_schedual
╳
记录活动完毕状况
fulfill
╳
fulfillment
╳
where
活动发生地点
located_by_spatial_object
√
活动发生周边环境
activity_context
╳
涉及到坐标系
coordidate_system_context
╳
Why
活动分类
kind
╳
对活动描述
description
╳
Which
活动中涉及业务对象与技术对象
involved_object
√╳
What
活动中产生或涉及数据集
data_collection
╳
该实例存储在哪一种数据集
populate
╳
产生某些过程数据
process_data
√╳
定义过程数据项名称
process_data_item
╳
活动中产生或涉及特性
pty_genral_property
√╳
更新后数据集
update_collection
╳
POSC数据模型在2.2之前，它可扩充性还是很差，为适应不同组织对该数据模型需求。在定义3.0模型时充分考虑了不同组织通用性问题，在3.0版本中,各个组织依照自己实际需求，可以对对象以及活动特性进行扩充定义。而对活动定义也充分考虑这了一点，以2.2之前，对活动定义了若干个子类，日后发现这些子类定义只能满足某些组织需求，而不能满足此外某些组织需求，因此在3.0版本中，取消了在2.2中对活动(Acivity)定义子类，而取而代之则是在Acivity中增长一种属性Kind用来标记该活动是属于哪一类活动，与此同步该属性也是一种开放，不同组织可以依照需要对其进行追加定义。
6 国内石油原则化存在某些问题
一方面，在咱们石油工业，此前由于组织与管理分离因素，使得这些不同组织在管理与制定原则时，只考虑自己公司关怀那某些，而与其他组织相交织地方就忽视了。由于当前，国内石油工业开始进行统一组织与管理，致使本来制定某些原则不能满足当前规定。因此在制定数据原则时要有一种全局观点，对数据进行统一考虑，这样制定出原则才可以满足行业内部各个公司间需求，才干实现数据共享。当前咱们石油勘探与开发数据原则中对技术方面数据关怀限度很高，但对管理方面关怀限度就非常低，因此在咱们石油勘探与开发数据原则中可以找到关于生产、科研、实验等方面所谓技术数据，而管理方面数据则是很少。有些数据在定义过程中存在着重复现象，而有些数据在定义中还存在着二义性，例如一种数据项各种解释、不同名称反映是一种数据项等。
因此，这些原则过不能满足当代管理需要，因此在进行国内石油行业数据建模时必要全盘考虑，以全局观点作为需求考虑咱们数据模型，以反映石油勘探、生产、炼化、销售及管理等一种集成数据模型。而POSC数据模型在这方面是咱们一种较好参照。
7 POSC数据模型及建模思想指引意义
POSC数据模型技术从如下几种方面对国内石油工业建模指引意义：POSC数据模型Epicentre核心思想是“对象－活动－关联－特性”。这一思想与6W模型思想是一致。POSC通过对油田勘探与开发整个生命周期中涉及对象进行细致地分类、并将这些对象按照层次关系组织在一起；而将油田勘探与开发整个生命周期中各个事件按活动进行组织，以为每一种详细事件都是一种活动，这个活动也许还涉及若干个其他子活动；在活动过程中，对象之间、活动之间或对象与活动之间会建立起一暂时关系；无论是对象、活动还是它们各自暂时关系或之间关联关系均由特性描述。这就是POSC数据模型核心理念。POSC根据这一理念进行数据需求分析、并采用朴素面向对象建模思想将油田勘探与开发生命周期中对象、活动、特性及关联关系进行了统一建模。在国内石油建模中，这一思想是很值得借鉴。详细来讲，咱们可以从发下几种方面借鉴POSC数据模型思想：
(1) 对象组织观点：将各种对象进行分类，并抽取各类对象共同特性，将这些对象从高层角度抽象为技术对象与业务对象，以为其他对象均是这些对象子类；
(2) 以活动为中心观点：将油田中发生各种事件抽象为活动，以活动为中心组织有关对象，在这些对象间或活动间以及对象与活动间也许会建立起某些暂时关系，这个暂时关系由关联关系描述；
(3) 信息重用性：无论是对象、活动、还是关联关系，均是按照层次组织，这就为信息重用奠定了基本，对于重复信息不必在子类中进行定义，而采用继承机制直接从父类中直接继承；
(4) 可扩充性：在这里，咱们所说可扩充性包括两个方面含义：一种是指模型自身构造可扩充性、另一种是模型中对象实例可扩充性。由于POSC数据模型采用面向对象机制组织，因此它扩充性是层次模型自身所固有性质。在实际中，可以依照详细需要来定义一种新对象。Epicentre 3.0加强了对模型实例扩充性，例如，为了描述对象或活动某些特殊特性，在模型中没有显示定义状况下，可以运用实例扩充性原理来扩充某些新特性;
(5) 特性一次定义多次引用：在POSC数据模型中，对同一特性只定义一次，详细描述什么对象，就看该特性与什么对象捆绑在一起，与哪一对象捆绑在一起就表达什么样含义，这样消除了由于同一特性重复定义而导致特性二义性问题；
(6) 有关对象空间信息描述：在POSC数据模型中，业务对象中有一类对象被称为拓扑对象，POSC可对这些对象空间拓扑构造及位置进行完整描述；
(7) 定义了丰富原则参照值：POSC在获得各大油公司一致状况下，定义了许多有价值原则参照值；
(8) 数据模型中定义了可以满足于E＆P应用各种丰富数据类型;
(9) POSC为实现异构数据源间数据存取，定义了数据互换原则。
8 总结
近年来，作者始终在关注并跟踪POSC技术发展研究，通过近年研究，将这一模型精髓进行了全面总结。作者依照近年IT行业工作经验,在电信行业提出5W模型基本上提出了描述国内石油行业业务过程6W模型思想。以为在油田整个生命周期中将所发生事件均可通过6W模型来描述，这一模型在进行需求分析过程是十分有用，依照这一模型可以提六个方面问题，以便全面地抽取描述某一活动中所用到信息。与POSC数据模型相比，6W模型不是一种详细数据模型，它不能用来描述对象、活动、关联及特性，它只是一种概念意义上模型。这一模型与POSC“对象－活动－关联－特性”思想是直接有关。在文中咱们将POSC数据模型及国内井下作业模型进行了对比。通过对比可以看出，咱们井下作业所涉及数据特性均可由POSC对象与特性模型来描述。
最后讨论了POSC数据模建模思想及模型自身对国内石油数据原则化指引意义，众所周知，无论是POSC数据模型，还是它某些其他有关原则均是为石油勘探与开发中信息集成与互换制定，具备普遍参照价值。
建立一种能满足当代石油工业需求统一、原则化数据模型，是当代石油工业发展必经之路。这一模型建立不但有助于中华人民共和国石油工业内部公司间信息联动，也有助于与世界石油行业互动。在世界石油竞争中发挥中石油优势，才干实现直正意义上以信息化带动当代化美好蓝图！
文中不当之处，还请专家指正。