[pt] Os sistemas de produção de petróleo em águas profundas, incluindo as unidades flutuantes de produção (plataformas ou navios) e todos os equipamentos que participam da produção são atualmente projetados por complexos sistemas de modelagem computacional. Tais sistemas envolvem as áreas de cálculo estrutural, meteo-oceanografia (forças de correntes, ondas e ventos), hidrodinâmica, risers (tubos de aço rígidos ou flexíveis para levar o óleo do poço em sub-superfície até a unidade de produção), sistemas de ancoragem, equipamentos submarinos, fundações e avaliação de risco geológico-geotécnico. O projeto de uma nova unidade de produção é um processo longo e custoso, podendo durar anos e consumir centenas de milhões de dólares, dependendo da complexidade da unidade e da maturidade da tecnologia desenvolvida para tornar o projeto econômica e tecnicamente viável. Os projetos são conduzidos por diversos especialistas, por vezes geograficamente dispersos, gerando artefatos e resultados independentes, porém altamente inter-relacionados. A necessidade de colaboração é uma característica inerente aos projetos de unidades flutuantes de produção para águas profundas. A possibilidade de compartilhar informações entre usuários, controlar a execução de diferentes ferramentas de modelagem, visualizar e manipular modelos 3D virtuais em ambientes imersivos de Realidade Virtual vem empurrando os limites das atividades dos times na indústria do petróleo especialmente em Engenharia de Petróleo. O objetivo desta tese é o de fundamentar os princípios e equacionar os principais problemas para o desenvolvimento de um Ambiente Colaborativo para Engenharia, denominado CEE (Collaborative Engineering Environment), de forma a permitir a visualização colaborativa e interpretação dos resultados de simulações criadas nos projetos de engenharia, que em geral envolvem também diferentes especialidades. Devido à característica multidisciplinar dos projetos, a visualização colaborativa torna-se um componente de fundamental importância durante o ciclo de vida de projetos de engenharia, especialmente os da área de Engenharia Offshore, utilizada neste trabalho como caso de estudo. Propomos um ambiente integrado para visualização colaborativa a ser usado pelas equipes de engenheiros projetistas durante a execução e controle de projetos de engenharia complexos como é o caso dos projetos de unidades flutuantes de produção para águas profundas. Os requisitos do sistema foram levantados com o objetivo de permitir uma colaboração efetiva entre os participantes, criando um ambiente propício para discussão, validação, interpretação e documentação dos resultados das simulações executadas durante as fases de um projeto de engenharia. Para aumentar ainda mais a capacidade de interpretação e uma melhor compreensão dos resultados o suporte a visualização em ambientes imersivos 3D também esta disponibilizado na ferramenta de visualização utilizada, que foi especialmente adaptada para a área de Engenharia Offhore. Para atingir estes objetivos, propomos uma Arquitetura Orientada a Serviços para o CEE. Esta arquitetura é composta pela integração de diferentes tecnologias de Trabalho Colaborativo Auxiliado por Computador (CSCW), Realidade Virtual e Computação em Grade. Utiliza-se um sistema de Gerência de Workflows de Experimentos Científicos (ScWfMS), baseado em BPEL (Business Process Execution Language), para execução de simulações de engenharia em uma infra-estrutura de computação em grade subjacente e um sistema de Videoconferência (VCS) para suporte a colaboração de áudio e vídeo. Para a visualização dos resultados um sistema de visualização, especializado para Engenharia Offshore, ENVIRON, foi desenvolvido em conjunto com a equipe da PUC-Rio/TecGraf. / [en] Deep-water production systems, including floating production units (platforms or ships) and all the equipments playing a part in the production process, are currently designed by means of complex computational modeling systems. Those systems involve the areas of structural calculus, meteo-oceanography (currents, waves and wind forces), hydrodynamics, risers (rigid or flexible steel pipes for carrying oil from the well in subsurface up to the production unit), mooring systems, submarine equipment, seabed foundations and Geologic/Geotechnical risk assessment. The project of a new production unit is a lengthy and expensive process, that can last many years and consume hundreds of million of dollars, depending on the complexity of the unit and how mature is the technology developed to make the project technically and economically feasible. Projects are conducted by diverse specialists, sometimes geographically distributed, yielding independent but highly interrelated artifacts and results. The need for collaboration is an inherent characteristic of deep-water floating production unit projects. The possibility to share information among users, control the execution of different modeling tools, visualize and manipulate virtual 3D models in immersive Virtual Reality (VR) environments is pushing the limits of teamwork activities in oil and gas industry especially in Offshore Engineering. The objective of this thesis is to establish the fundamental principles and address the main issues in the development of a Collaborative Environment for Engineering, named CEE (Collaborative Engineering Environment), in order to allow the collaborative visualization and interpretation of simulation results produced in engineering projects, which in general also involve different specialties. Due to the multidisciplinary characteristic of those projects, collaborative visualization becomes a key component during the life cycle of engineering projects, especially those in Offshore Engineering, used in this work as case of study. We propose an integrated collaborative environment to be used by project engineers teams during the execution and control of complex engineering projects, as is the case of the projects of deep-water floating production units. The system requirements were carefully compiled aiming to enable an effective collaboration among the participants, creating a suitable environment for discussing, validating, interpreting and documenting the results of the simulations executed during the different phases of an engineering project. To further improve the interpretation capacity and a better comprehension of results the support for immersive 3D visualization is also available in the visualization tool, especially tailored for the Offshore Engineering domain. In order to meet these goals, we devise a Service- Oriented Architecture (SOA) for CEE. This architecture is composed of the integration of different technologies of Computer Supported Collaborative Work (CSCW), Virtual Reality (VR) and Grid Computing (GC). We use a Scientific Workflow Management System (ScWfMS), based on BPEL (Business Process Execution Language), a Grid-enabled software infrastructure for executing engineering simulations, and a Video Conferencing system (VCS) to furnish audio and video collaboration. For visualizing the results, a VR visualization tool, specialized for Offshore Engineering, ENVIRON, has also been developed in conjunction with the PUC-Rio/TecGraf team.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:06:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5247.pdf: 4506683 bytes, checksum: c96faa985ac336ef47e06d250cb3dc14 (MD5) Previous issue date: 2012-09-25 / The distributed interactive simulations can be used to train human actions and behaviors in dangerous situations, which way reduce the risks to life and/or patrimony. As part of the training in virtual environments, is important that learners are assessed not only after exercise virtual training, but also during this period that there may be occasional interventions by the coach in the learning process. However, the development of training simulations is complex and not always the human evaluation, post and share in real time, is offered to the learner as a learning resource and training support as coach. A computer systemis being developed in the WINDIS Laboratory at UFSCar s Computer Department, to support the modeling, construction, execution, management and control of complex training simulations, using emergency preparedness and response as application areas. This work is part of that system and aims to create an individual and/or group performance evaluation sub system in distributed interactive simulations in order to better train apprentices in emergency management processes. It had been used theories, methods and best practices for evaluating human performance to create this sub system. During the preparation of simulations and human performance evaluations, it had been used preparedness and response to emergencies standards and protocols for conducting drills accordingly to São Paulo State, as well as the support of professional experts (São Carlos Fire Department). The modeling, simulations and ontologies used in this project were developed by the students in an integrated manner at WINDIS laboratory. As an individual part of this paper, it has been developed three modules that enable, respectively, the training assessments configuration, the monitoring and evaluation at runtime (with proper measurement for the proposed scenario, the instructor interaction in the simulation and analysis of competences Individual and team), and the analysis and after-action orientation. Two scenarios were developed a concept proof, one for fire department truck s control panel and other to conduct fire-fighting with indirect attack. / As simulações interativas distribuídas podem ser utilizadas para treinar ações e comportamentos humanos em situações de emergência, podendo reduzir os riscos à vida e/ou ao patrimônio. Como parte do treinamento em ambientes virtuais, é importante que os aprendizes sejam avaliados não só após os exercícios virtuais de treinamento, mas também durante este período para que possa haver intervenções pontuais do treinador no processo de aprendizagem. Entretanto, o desenvolvimento de simulações de treinamentos é complexo e nem sempre a avaliação humana, pós-ação e em tempo real, é oferecida ao aprendiz como recurso de aprendizagem e ao treinador como apoio ao treinamento. Um sistema está sendo desenvolvido no Laboratório WINDIS do Departamento de Computação da UFSCar, para apoiar a modelagem, construção, execução, gerenciamento e controle de simulações complexas de treinamento, tendo a preparação e resposta à emergência como uma das áreas de aplicação. O presente trabalho é parte desse sistema e tem como objetivo criar um subsistema de avaliação de desempenho individual e/ou em equipe em simulações interativas distribuídas, com a finalidade de melhor treinar aprendizes nos processos de gerenciamento da emergência. Para a criação desse subsistema foram utilizados teorias, métodos e boas práticas de avaliação de desempenho humano. Na elaboração das simulações e avaliações de desempenho humano foram utilizadas normas de preparação e resposta a emergências e protocolos para realização de exercícios simulados, vigentes no Estado de São Paulo, além do apoio de profissionais especialistas (Corpo de Bombeiros de São Carlos). A modelagem, as simulações e as ontologias utilizadas neste projeto foram desenvolvidas de maneira integrada pelos alunos do laboratório WINDIS. Como parte individual deste trabalho, foram desenvolvidos três módulos que possibilitam, respectivamente, a configuração de avaliações de treinamentos, o monitoramento e avaliação de treinamentos em tempo de execução (com medição adequada para o cenário proposto, interação do instrutor com a simulação e análise de competências individuais e em equipe) e a análise e orientação pós-ação. Dois cenários foram desenvolvidos como prova de conceito, um para o treinamento do painel de controle do caminhão do corpo de bombeiros e outro de combate a incêndio com ataque indireto.